DE2128019B2

DE2128019B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2128019B2
Application number: DE2128019A
Authority: DE
Inventors: Aart Gerrit Eindhoven Korteling (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-06-20
Filing date: 1971-06-05
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2128019C3; FR2099230A5; DE2128019A1; US3799136A; JPS5432885B1; SE382661B; GB1343448A; NL7009086A; CA945624A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung des Zündzeitpunktes des Gasgemisches in einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Signal von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abgeleitet und ein Unterbrechungsschalter zum Inbetriebsetzen der Zündvorrichtung derart betätigt wird, daß die Zündung des Gasgemisches eine betriebsparameterabhängige Zeitspanne vor dem Erreichen des oberen Totpunktes jedes Kompressionshubes erfolgt, und bei dem eine erste Lagenbestimmung der Kurbelwelle in dem Kompressionshub vor dem Zündzeitpunkt und eine zweite Lagenbestimmung in der Nähe des oberen Totpunktes vorgenommen werden, wobei aus der ersten Lagenbestimmung mit Hilfe einer Zeitverzögerungsschaltung der Zündzeitpunkt hergeleitet wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Untersuchungen haben ergeben, daß einige Zeit verläuft, bevor ein brennbares Gemisch völlig entzündet ist, wenn die Zündung und somit die Flammenfront von einem bestimmten Punkt an anfängt. Diese Erscheinung tritt auch bei der Zündung des Gasgemisches in den Verbrennungsräumen eines Motors auf, bei dem z. B. das brennbare Gasgemisch über Ventile in einen Zylinder geführt, dann von einem Kolben komprimiert und mit einer Zündkerze gezündet wird, was eine Druckerhöhung zur Folge hat, die in dem auffolgenden Arbeitshub in kinetische Energie umgewandelt wird.

Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, muß im allgemeinen der maximale Druck erreicht werden, was bei d«:m Zylinder mit Kolben der Fall ist, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt gerade passiert hat. Die Zündung des Gemisches muß also nahezu stets vor dem Erreichen des oberen Punktes (der in der Praxis als »oberer Totpunkt« bezeichnet wird) erfolgen.

Daher ist es üblich, von der Lage des Kolbens eine Information abzuleiten, die die Zündung am richtigen Punkt einsetzt. Meistens wird diese Information von einer Welle hergeleitet, die mit der Kurbelwelle des Motors gekuppelt ist, weil diese Welle über die Triebstange die lineare Verschiebung des Kolbens empfangen hat. Indem Nocken auf der Welle angebracht werden, die in bestimmten Lagen einen Unterbrechungsschalter schließen oder öffnen, kann eine Hochspannungsschaltung in Betrieb gesetzt werden, die am richtigen Punkt in dem Kompressionshub Zündfunken an Elektroden in dem Verbrennungsraum des Motors erzeugt, so daß der verlangte Verbrennungseffekt erhalten wird.

Auch ist es bekannt, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit in einem solchen Verbrennungsraum von einigen Parametern, wie der Form des Raumes, der Lage der Zündkerze, der Zusammensetzung des Gasgemisches:

■i fett oder mager, nachglühenden Teilchen, Füllungsgrad, Wirbel, usw., abhängig ist. Einige dieser Parameter können vom Hersteller des Motors durch die von ihm gewählte Bauart geregelt werden, während andere Parameter von äußeren Bedingungen abhängen.

ίο Aus Obenstehendem geht hervor, daß zwei wichtige Tatsachen in den Vordergrund treten: Erstens eine
vollständige Verbrennung sofort nach dem oberen Totpunkt, also ein mechanisches Datum, das von der Kurbelwelle abgeleitet werden kann, und zweitens

eine gewisse Entflammzeit von dem Zündzeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt der vollständigen Zündung, also eine Zeitinformation. Diese Entflammzeit ließe sich aus der Lage der Kurbelwelle herleiten, wenn die Kurbelwelle eine feste Geschwindigkeit hätte. Dies ist bei einem Motor der Fall, der mit einer festen Drehzahl läuft und eine konstante Leistung abgibt und mit einer Hilfseinheit angelassen wird, die den Motor auf diese Drehzahl bringt. In der Praxis stellt sich heraus, daß dies nahezu nie vorkommt So ändert sich z. B. die Drehzahl eines Verbrennungsmotors in einem Kraftwagen je nach den Fahrbedingungen und auch nach der erforderlichen Leistung um viele Faktoren.

Daher ist es üblich, eine bestimmte Zeitspanne vor dem oberen Totpunkt die Zündung vorzunehmen, was bedeutet, daß dies bei niedrigen Drehzahlen gerade vor dem Erreichen des oberen Totpunkts und bei hohen Drehzahlen geraume Zeit, in Kolbenhublänge oder Kurbelwellenwinkelverschiebung ausgedrückt, vor dem Erreichen dieses oberen Totpunktes stattfindet. Bei

Vi zunehmender Drehzahl soll also ein Vorzündungsmechanismus vorgesehen sein, der seine Information, und zwar die Drehzahl der Kurbelwelle, von der Kurbelwelle empfängt.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen Zentrifugalregler zu verwenden, der bei hohen Drehzahlen über ein Stangensystem die Grundplatte, auf der der Unterbrecher montiert ist, derart verdreht, daß tatsächlich der Nocken auf der Kurbelwelle den Unterbrechungsschalter eher öffnet, wobei denn Funken an der Zündkerze auftreten. Unter dem Ausdruck »eher« ist hier zu verstehen: mehrere Kurbelwellengrade eher oder früher, weil naturgemäß beabsichtigt wird, eine mehr oder weniger konstante Entflammzeit zu erhalten. Manchmal enthält der Zentrifugalregler unterschiedliehe Federn zum Erhalten einer besonderen nichtlinearen Kennlinie, so daß für jede Drehzahl dennoch eine richtige Entflammzeit erhalten wird. Dies kann erforderlich sein, wenn die obenerwähnten Parameter einen großen Einfluß ausüben. Die Funktion Anzahl Grade

->5 Vorzündung zu Drehzahl ist dann nichtlinear, was bedeutet, daß die Entflammzeit bei verschiedenen Drehzahlen nicht konstant ist.

Ein Nachteil eines derartigen mit Hilfe eines Mechanismus durchgeführten Verfahrens besteht darin,

bo daß die Genauigkeit von den Federeigenschaften, rotierenden Teilen, Spielraum auf Wellen und Stangen

abhängig ist und daß die zeitliche Änderung und die Abnutzung eines derartigen Mechanismus groß sind.

Auch ist es bekannt (siehe den Artikel »Electronically

b5 Controlling auto's engine spark« von A. R. Hayes in »Electronics« vom 28. Dezember 1964, S. 43 ff.), während des Kompressionshubes eine erste Lagenbestimmung vor dem Erreichen des gewünschten Zünd-

Zeitpunktes dadurch vorzunehmen, daß ein Aufnehmer eine feste Anzahl Grade vor dem oberen Totpunkt montiert wird. Die Information dieses Aufnehmers setzt eine Verzögerungsschaltung in Form eines rnonostabilen Multivibrators in Betrieb. Die Hinterflanke des abgegebenen Impulses bestimmt den Zündzeitpunkt. Diese Hinterflanke läßt sich von einem drehzahlabhängigen Signal in der Zeit verschieben. Ein zweiter Aufnehmer für eine zweite Lagenbestimmung in der Nähe des oberen Totpunktes bestimmt die maximale Länge des Verzögerungsimpulses, um beim Anlassen des Motors einen richtigen Zündzeitpunkt zu erhalten.

Dieses System hat den Nachteil, daß eine Zeitmarkierung fehlt. Der Zündzeitpunkt ist von einem monostabilen Multivibrator mit Eigenfehlern und von der Messung der Motordrehzahl mit Eigenfehlern abhängig, während eine Markierung am oberen Totpunkt fehlt.

In dem Aufsatz von B. J. H ο e t i η k in der Zeitschrift »De Ingenieur«, Jahrg. 76, Nr. 22, 29. Mai 1964, Seite W95—W99, ist in Fig. 9 eine Verzögerungsschaltung gezeigt, die einen Differenzverstärker enthält, der zwei Spannungen miteinander vergleicht. Dabei fällt die eine Spannung linear mit der Drehzahl ab und die andere Spannung folgt einer Exponentialkurve mit Hilfe eines ladenden ÄC-Netzwerkes. Auch bei dieser Anordnung fehlt eine Zeitmarkierung und ist der Zündzeitpunkt abhängig von RC- Werten und von der Messung der Motordrehzahl. Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Anmeldung aus.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben. Ein Verfahren zur Regelung des Zündzeitpunktes des Gasgemisches in einer Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweiten Lagenbestimmung gemessen wird und von der gemessenen Zeitdauer eine Meßgröße abgeleitet wird, die zu dieser Zeitdauer in einer bestimmten Beziehung steht, daß die Meßgröße mit einer Referenzgröße verglichen wird und daß bei Abweichung der Meßgröße von der Referenzgröße die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung so lange geändert wird, bis die Meßgröße gleich der Referenzgröße ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Zeit als Maß verwendet und mit einer Referenzgröße verglichen werden kann. Dann läßt sich eine größere Regelgenauigkeit erzielen.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Zündzeitpunkt durch Änderung der Referenzgröße beeinflußt werden. Dadurch, daß die Referenzgröße unter dem Einfluß äußerer Parameter angepaßt werden kann, können auf einfache Weise verschiedene verlangte optimale Bedingungen erzielt werden, wie z. B. ein zusätzliches Beschleunigungsvermögen bei Kraftwagen, Anpassung an Ansauglufttemperatur oder -druck oder an ein Mischverhältnis, das Vermeiden von Luftverunreinigung, gegebenenfalls Handbeeinflussung bei Änderung der Art Kraftstoff, oder eine genauere Regelung durch Beeinflussung der Drehzahl.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bo kann der Zündzeitpunkt durch nichtlineare Zeitdauermessung beeinflußt werden. Statt einer linearen Beziehung zwischen Anzahl Grade Vorzündung und Drehzahl kann eine günstig angepaßte Beziehung dadurch erhalten werden, daß die Messung der μ Zeitdauer zwischen dem Zündpunkt und der zweiten Lagenbestimmung derart vorgenommen wird, daß ζ. Β. ein Parameter in der Meßschaltung von einem Signal beeinflußt wird, das von der Drehzahl des Motors abgeleitet ist.

Dadurch, daß die unterschiedlichen Meß- und Vergleichsvorgänge mit Hilfe von Impulsen digita durchgeführt werden, kann eine einfache und zuverlässige Schaltungsanordnung erhalten werden. Eine zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lagenbestimmung durch die Vorderflanke bzw. die Hinterflanke eines Lagenimpulses gebildet werden, der sowohl der Zeitverzögerungsschaltung, die nur die Vorderflanke in der Zeit verzögert, als auch einem Bezugsimpulsgenerator zugeführt wird, der zum Auftrittszeitpunkt der Hinterflanke startet und einen Bezugsimpuls erzeugt, dessen Zeitdauer die Referenzgröße bestimmt, wonach der Bezugsimpuls und ein von der Zeitverzögerungsschaltung herrührender, in seiner Zeitdauer die Meßgröße bestimmender Impuls sowohl einer die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung steuernden Impulsbreitenvergleichsschaltung als auch einer den Unterbrechungsschalter betätigenden ODER-Torschaltung zugeführt werden.

Die Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit einem Kurbelwellenaufnehmer, der einen auf der Kurbelwelle befestigbaren scheibenförmigen Teil und einen am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigbaren Aufnehmerteil enthält, wobei der scheibenförmige Teil von der ersten und der zweiten Lagenbestimmung begrenzte Sektoren aufweist und wobei der Aufnehmerteil in der Nähe des scheibenförmigen Teiles angeordnet ist und bei Vorhandensein eines Sektors einen Lagenimpuls an seinem Ausgang abgibt, mit einem Verstärker für den Lagenimpuls, mit einer an den Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Zeitverzögerungsschaltung zur Verzögerung der Vorderflanke des Lagenimpulses und mit einem Bezugsimpulsgenerator mit einem an den Verstärkerausgang angeschlossenen Triggereingang, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Bezugsimpulsgenerators einerseits an eine ODER-Torschaltung und andererseits an einen ersten Eingang einer Impulsbreitenvergleichsschaltung angeschlossen ist, wobei ein zweiter Eingang der Impulsbreitenvergleichsschaltung an den Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung angeschlossen ist, welcher Ausgang auch mit der ODER-Torschaltung verbunden ist während der Ausgang der Impulsbreitenvergleichsschaltung mit einem Steuereingang für die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung verbunden ist.

Die Vorrichtung zum Durchführen eines der oben erwähnten Verfahren mit einem Kurbelwellenaufnehmer, der ein Signal entsprechend der ersten und der zweiten Lagenbestimmung an einen Verstärker liefert, dessen Ausgang mit einer Zeitverzögerungsschaltung verbunden ist, deren Ausgang mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Unterbrechungsschalters verbunden ist ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Ausgang auch mit einer Zeitmeßschaltung verbunden ist, die die Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweiten Lagenbestimmung in eine Meßgröße umwandelt, und daß eine Referenzquelle vorgesehen ist, die die Referenzgröße an einen ersten Eingang einer Vergleichsschaltung liefert, die einen zweiten Eingang aufweist, der an den Ausgang der Zeitmeßschaltung füt die Meßgröße angeschlossen ist, wobei die Vergleichs schaltung ein dem Unterschied zwischen der Referenz größe und der Meßgröße entsprechendes Ausgangssi gnal liefert, welches über einen Steuereingang die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung derart ändert

daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung verschwindet.

Die erwähnte Referenzquelle kann vorteilhaft eine Spannung oder ein Strom, aber kann auch eine einem Kondensator entnommene oder zugeführte Ladung ■-, sein.

Als Kurbelwellenaufnehmer kann jeder Aufnehmer Anwendung finden, der Winkel unterscheiden kann: ein langgestreckter Nocken auf der Welle, der einen Schalter öffnet oder schließt; ein Magnet auf der Welle, der ein Zungenrelais betätigt, in einer Spule Spannung induziert, die Erzeugung von Spannung in einer Hall-Platte bewirkt oder die Änderung des Wertes eines Magnetwiderstandes herbeiführt; oder weiter noch eine Scheibe mit den richtigen öffnungen zum Durchlassen von Oszillatorfeldern oder Licht.

Der verwendete Bezugsimpulsgenerator kann eine impulsförmige Bezugszeit abgeben, die von dem Vakuum in dem Einlaßzweigrohr des Motors beeinflußt werden kann, so daß das Beschleunigungsvermögen erhöht wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer besonderen Ausführungsform der Zündvorrichtung nach F i g. 2,

Fig.4 ein Schaltbild der in der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung verwendeten Zeitverzögerungsschaltung und Impulsbreitenvergleichsschaltung und

Fig.5 ein Schaltbild der Zündvorrichtung nach Fig.3.

In F i g. 1 ist symbolisch die Kurbelwelle oder Nockenwelle eines Verbrennungsmotors mit 1 bezeichnet. Diese Welle hat eine Markierung oder einen Nocken 2, die (der) an der Stelle des Pfeiles 3 die Lage der Welle an den Mechanismus 4 zur Betätigung des Unterbrechungsschalters 5 weiterleitet. Der obere Totpunkt, der zu einem bestimmten Verbrennungsraum des Motors gehört, ist mit A bezeichnet. Der Pfeil 8 deutet die Drehrichtung der Welle 1 an. Von dieser Welle wird eine Information 9 dem Regelmechanismus 4 zugeleitet, wodurch dieser Mechanismus den Pfeil 3 über eine Strecke 11 verschieben kann, damit schließlich der Unterbrecher 5 zum richtigen Zeitpunkt, je nach der Drehzahl der Welle 1, geöffnet werden kann. Bei niedriger Drehzahl ist der Pfeil 3 in der Nähe von A und bei hoher Drehzahl in großer Entfernung von A angeordnet Durch das öffnen des Unterbrechers S wird im Hochspannungsgenerator 6 eine hohe Spannung von z. B. 20 kV erzeugt, die einem Verteiler 7 zugeleitet wird, um das Funken der richtigen zu einem bestimmten Verbrennungsraum mit Eigenzündzeitpunkt gehörigen Zündkerze 12 zu bewirken. Diese Rotationsinformation der Welle 1 wird daher bei 10 dem Verteiler 7 zugeführt.

F i g. 2 zeigt blockschematisch eine Zündvorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes gemäß der Erfin- t>o dung. In F i g. 1 ist dieser Teil bei der bekannten Vorrichtung durch den Regeirnechanismus 4 mit der Strecke 11, den Pfeil 3 und die Drehzahlinformation 9 gebildet.

In F i g. 2 ist der Kurbelwellenaufnehmer mit 13, 14 μ und 15 bezeichnet. Eine erste Lagenbestimmung des Kolbens im Zylinder während des Kompressionshubes wird symbolisch durch eine Winkelbestimmung der Kurbelwelle oder Nockenwelle 1 mittels des Pfeiles 13, der eine feste Lage hat, und durch das Passieren dieser Stelle durch den Nocken 2 angegeben. Diese Lagenoder Winkelbestimmung ist derart festgelegt, daß bei der höchsten Drehzahl der gewünschte Zündzeitpunkt stets nach dem Passieren des Nockens oder gegebenenfalls gleichzeitig damit erreicht wird, z. B. wenn die Regelung nach der Erfindung in einem bestimmten Drehzahlbereich vorgenommen wird. Die zweite Lagen- bzw. Winkelbestimmung ist mit dem Pfeil 14 in unmittelbarer Nähe des oberen Totpunktes A angedeutet. Durch diese Bestimmung kann außerdem eine feste Vorzündung erhalten werden, die beim Anlassen des Motors erforderlich sein kann. Das Signal, das in 15 erzeugt wird, wird einem Verstärker oder Impulsformer 16 und dann einer Verzögerungsschaltung 17 zugeführt, die die erste Lagenbestimmung mit einer gewissen Zeitverzögerung an den Ausgang 20 weiterleitet.

Der Zündzeitpunkt wird durch das Erscheinen dieses somit von der ersten Lagenbestimmung abgeleiteten Signals am Ausgang 20 gegeben. Der Unterbrecher 5 wird betätigt, und die Hochspannungsvorrichtung erzeugt Funken. Das Signal der zweiten Lagenbestimmung gelangt ohne Verzögerung an den Ausgang 20. Da der Ausgang 20 mit einer Meß- und Vergleichsschaltung 18 verbunden ist, kann der Zeitverlauf zwischen dem Zündzeitpunkt und der zweiten Lagenbestimmung ermittelt werden. Dieser Zeitverlauf wird in 18 mit einer Referenzgröße R einer Referenzquelle 19 verglichen, und bei Abweichung der der gemessenen Zeitdauer entsprechenden Größe von der Referenzgröße liefert die Schaltung 18 über die Leitung 21 ein Steuersignal an die Verzögerungsschaltung 17, und zwar in dem Sinne, daß die Abweichung auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Bei zunehmender Drehzahl des Motors wird die Zeitspanne zwischen den beiden Lagenbestimmungen kleiner, ist die Zeitverzögerung der Schaltung 17 zu groß und ist die Zeitimpulsdauer an 20 zu kurz. Die Vergleichsschaltung 18 leitet über die Leitung 21 der Verzögerungsschaltung 17 ein Signal zu, das die Verzögerungszeit verkürzt, so daß der Zeitimpuls an 20 verlängert wird und wieder der Referenzgröße entspricht.

In der Vorrichtung nach F i g. 3 wird die Lagenbestimmung, die von dem Kurbelwellenaufnehmer herrührt, dem Impulsformer 16 zugeführt, der dem Ausgang 23 ein Rechteckimpuls liefert. Dieser Impuls wird einer Verzögerungsschaltung 17 zugeführt, die die Vorderflanke des Impulses 24 in der Zeit verzögert. Der verkürzte Impuls 25 hat eine einer gewünschten Vorzündung entsprechende Breite. Dieser Impuls wird einer ODER-Torschaltung 26 zugeführt, die den Impuls zu dem Ausgang 27 durchläßt, wodurch der Unterbrechungsschalter betätigt wird. Außerdem wird der Impuls 25 in einer Impulsdauervergleichsschaltung 18 mit der Impulsdauer eines Impulses 28 verglichen, der von einem Impulsgenerator 19 herrührt, der z. B. eine monostabile Multivibratorschaltung sein kann, die zum Auftrittszeitpunkt der Hinterfläche des Impulses 24 getriggert wird. Wenn eine Abweichung in der Impulsdauer des Impulses 25 in bezug auf die des Impulses 28 auftritt, steuert die Vergleichsschaltung 18 die Schaltung 17 derart, daß die Dauer des Impulses 25 der des Impulses 28 gleich gemacht wird. Der Impuls 28 wird auch der ODER-Torschaltung 26 zugeführt, die den Impuls gleichfalls zu dem Ausgang 27 durchläßt. Die Impulse 25 und 28 ergänzen einander in der Zeitdauer, so daß ein längerer Impuls 29 für den Untcrbrechungs-

schalter zur Verfugung steht. Diese Impulsaddition hat den Vorteil, daß stets am Ausgang 27 ein Signal vorhanden ist, das die Zündvorrichtung betätigt, auch wenn beim Anlassen des Motors die Verzögerung in 17 bei fehlendem Steuersignal noch nicht eingestellt ist, so daß der Impuls 25 fehlen kann.

Fig.4 zeigt das Schaltbild einer Impulsdauervergleichsschaltung und einer Verzögerungsschaltung, die in den F i g. 2 und 3 mit 18 bzw. 17 bezeichnet sind. Der Bezugsimpuls 28 wird einem Schalter 29 zugeführt, der während der Impulsperiode eine Stromquellenanordnung I₂ einschaltet, wodurch eine Ladung I₂ · ht dem Kondensator C₂ zugeführt wird. Der Impuls 25, der eine Impulsbreite aufweisen muß, die der erwünschten Vorzündung entspricht, betätigt den Schalter 30, wodurch die Stromquellenanordnung /1 eine Ladung /1 · i₂₅dem Kondensator C₂ entnimmt.

Der Kondensator C₂ ist an einen ersten Eingang eines Differenzverstärkers 31 angeschlossen, während der zweite Eingang des Verstärkers an eine Bezugsspannung V_Kf, die durch R₂₂, R23 und die Speisespannung Vb bestimmt wird, angelegt wird.

Entsprechend dem Unterschied zwischen dieser Bezugsspannung und der Kondensatorspannung liefert der Differenzverstärker einen Ausgangsstrom, der durch die Stromquellenanordnung /0 mit Diode 32 dargestellt wird. Die Diode 32 gibt an, daß nur dann Strom geliefert wird, wenn die Kondensatorspannung die Bezugsspannung überschreitet.

Die Verzögerungsschaitung 17 enthält einen Zeitkondensator Q mit einem Reihenwiderstand Ä26, der von einem Schalter 33 überbrückt ist, der von dem Lagenimpuls 24 gesteuert wird. Beim Vorhandensein des Lagenimpulses ist der Schalter 33 geöffnet und wird der Kondensator G mit dem Strom /0 der Stromquelle /0 aufgeladen. Die Spannung, die dem Eingang 34 eines Differenzverstärkers 35 zugeführt wird, hat den Wert:

/ο- t

K₁₄= I₀-R₂₁, + -

wobei t die Zeit darstellt, die nach der Vorderflanke des Impulses 24 verläuft.

Die Spannung am zweiten Eingang 36 des Verstärkers 35 ist eine Bezugsspannung V,_e/, die durch Widerstände R₂₂ und R₂z, welche gegebenenfalls mit den Widerständen R₂₂ und Rn identisch sein können, und durch die Speisespannung Vb bestimmt wird. Sobald die Spannung am Eingang 34 die Bezugsspannung an 36 überschreitet, tritt am Ausgang des Verstärkers ein Spannungssprung auf. Die Diode 37 gibt, ebenso wie die Diode 32, symbolisch die Polarität an. Dieser Spannungssprung bildet die Vorderflanke des Impulses 25. Die Hinterflanke des Impulses 25 wird dadurch erhalten, daß die Spannung am Eingang 34 durch das Schließen des Schalters 33 während des Auftretens der Hinterflanke des Lagenimpulses 24 abfällt.

Wenn nun angenommen wird, daß:

Ji₄ = die Zeitdauer des Impulses 24 und der Drehzahl des Motors proportional isl,

(ρ = die Vcrzögerungszcil der Vorderllankc des Impulses 24,

/_:m = die Bezugszeil, und

ht, - die gewünschte Vurziinilzeit isl.

ist:

'25 — '24 —

ι/ ι/ r β λ- '" ' '¹⁷ ni

Kj₄ = v_ri.f = Iu K₂,, + ——— , (2)

/„ = const.

st. · ^ - l/_ri:,J,

wobei Qo die Ladung des Speicherkondensators C₂ darstellt.
Aus (2) folgt:

_ Vra C₄

U)

Wenn sich die Schaltungsanordnung eingestellt hat, ist:

/2 · hs = h ■ '25 ·

Bei sich ändernder Drehzahl des Motors ändert sich /₂₄ und, weil r₁₇ noch konstant ist, ändert sich t₂₅ um einen Betrag Ii₂S. Dadurch wird eine Ladungsänderung an C₂ von

IQ»= -

I «25

erhalten. Dadurch ändert sich /0 nach (3) und wird ^7 nach (4) angepaßt, so daß endgültig At₂A durch Δt\i kompensiert wird und fa konstant bleibt.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel ist in Fig.5

j-j dargestellt.

In dieser Figur ist der Kurbelwellenaufnehmer mit L, S und D\ bezeichnet. Die Scheibe S ist auf der Kurbelwelle eines Vierzylindermotors montiert. Durch öffnungen, die die richtige Winkelbestimmung markie-

i[i ren, kann Licht einer Lichtquelle L zu einer lichtempfindlichen Diode D\ durchgelassen werden. Der Verstärker 16 aus obenstehenden Figuren wird durch die Transistoren 7} und T₂ gebildet. Die Transistoren Tj und T5 mit zeitbestimmenden Elementen Q und /?u bilden

4, die monostabile Multivibratorschaltung 19, wobei in Verbindung mit /?9 und Λ10 ein drehzahlabhängiger Bezugsimpuls erzeugt werden kann. Der Schalter 33 der F i g. 4 wird durch den Transistor T* gebildet; der Schalter 29 wird durch den Transistor T₆ und der Schalter 30 wird durch den Transistor R\t gebildet. Die Stromquelle I₂ ist aus dem Transistor T₉, dem Widerstand Ru und dem Spannungsteiler R\j, Ru aufgebaut, während die Stromquelle l\ durch den Transistor Γιο, den Widerstand Rf, und den Spannungs-

V) teiler R\t,, R\_b + Rs gebildet wird. Die Stromquelle /0 besteht aus dem Transistor Tu mit Widerständen /?m, /?i9. Der Differenzverstärker 31 ist aus den Transistoren T\₂, 71 j und dem Widerstand R₂\ aufgebaut, während der Differnzverstärker 35 aus den Transistoren Tu, 7I₅ und

wi dem Widerstand Ä25 aufgebaut ist. Die ODER-Torschaltung 26 der Fig.3 wird durch Transistoren Ti und Ts gebildet. An der gemeinsamen Kollektorklemme 27 wird das Steuersignal für den Unterbrecherschalter oder die Unterbrecherschallung einer Zündvorrichtung

b^r> erhalten.

In Abwandlungen der Schaltbilder nach den Fig.4 und 5 können die Kondensatoren Ci und Ct mit den sich daran anschließenden Verstärkern zu Millcr-Integrnto-

ren zusammengebaut werden, wobei die Kondensatoren zwischen einem Eingang des Verstärkers und seinem Ausgang angebracht werden. Die integrierende oder akkumulierende Eigenschaft wird dann beibehalten, aber der Vorteil ergibt sich, daß der Kondensator dank dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers einen kleineren Wert aufweisen kann; infolge dieses kleineren Wertes beansprucht dieser Kondensator dann weniger Raum.

Oben wurde bereits erwähnt, daß eine gewisse Nichtlinearität in der Kurve »Vorzündwinkel zu

Drehzahl« erwünscht sein kann. Eine Lösung zum Erhalten dieser Nichtlinearität wurde dadurch erreicht, daß die Bezugszeitdauer angepaßt oder die Messung der Zeitdauer nichtlinear durchgeführt wurde, z. B. indem in Fig.4 der Kondensator Ci stets über Stromquellenanordnungen oder Widerstände aufgeladen oder entladen wurde oder indem die Stromquelle h oder h von einem drehzahlabhängigen Signal gesteuert wurde. Dieses Signal kann z. B. dem Ausgang des Verstärkers für das Aufnehmersignal entnommen werden.

iltzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Zündzeitpunktes des Gasgemisches in einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Signal von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abgeleitet und ein Unterbrechungsschalter zum Inbetriebsetzen der Zündvorrichtung derart betätigt wird, daß die Zündung des Gasgemisches eine betriebsparameterabhängige Zeitspanne vor dem Erreichen des oberen Totpunktes jedes Kompressionshubes erfolgt, und bei dem eine erste Lagenbestimmung der Kurbelwelle in dem Kompressionshub vor dem Zündzeitpunkt und eine zweite Lagenbestimmung in der Nähe des oberen Totpunktes vorgenommen werden, wobei aus der ersten Lagenbestimmung mit Hilfe einer Zeitverzögerungsschaltung der Zündzeitpunkt hergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweiten Lagenbestimmung gemessen wird und von der gemessenen Zeitdauer eine Meßgröße abgeleitet wird, die zu dieser Zeitdauer in einer bestimmten Beziehung steht, daß die Meßgröße mit einer Referenzgröße verglichen wird und daß bei Abweichung der Meßgröße von der Referenzgröße die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung so lange geändert wird, bis die Meßgröße gleich der Referenzgröße ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ίο zeichnet, daß der Zündzeitpunkt durch Änderung der Referenzgröße beeinflußt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt durch nichtlineare Zeitdauermessung beeinflußt werden r> kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lagenbestimmung durch die Vorderflanke bzw. die Hinterflanke eines Lagenimpulses gebildet werden, der sowohl der Zeitverzögerungsschaltung, die nur die Vorderflanke in der Zeit verzögert, als auch einem Bezugsimpulsgenerator zugeführt wird, der zum Auftrittszeitpunkt der Hinterflanke startet und einen Bezugsimpuls erzeugt, dessen Zeitdauer die Referenzgröße bestimmt, wonach der Bezugsimpuls und ein von der Zeitverzögerungsschaltung herrührender, in seiner Zeitdauer die Meßgröße bestimmender Impuls sowohl einer die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung steuernden Impulsbrei- w tenvergleichsschaltung als auch einer den Unterbrechungsschalter betätigenden ODER-Torschaltung zugeführt werden.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit einem Kurbelwellen- >·> aufnehmer, der ein Signal entsprechend der ersten und der zweiten Lagenbestimmung an einen Verstärker liefert, dessen Ausgang mit einer Zeitverzögerungsschaltung verbunden ist, deren Ausgang mit einer Vorrichtung zur Steuerung des t>o Unterbrechungsschalters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Ausgang auch mit einer Zeitmeßschaltung verbunden ist, die die Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweiten Lagenbestimmung in eine Meßgröße umwandelt, und daß eine tv> Referenzquelle (19) vorgesehen ist, die die Referenzgröße (R) an einen ersten Eingang einer Vergleichsschaltung (18) liefert, die einen zweiten Eingang aufweist, der an den Ausgang der Zeitmeßschaltung für die Meßgröße angeschlossen ist, wobei die Vergleichsschaltung (18) ein dem Unterschied zwischen der Referenzgröße und der Meßgröße entsprechendes Ausgangssignal liefert, welches über einen Steuereingang die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung (17) derart ändert, daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (18) verschwindet.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 4 mit einem Kurbelwellenaufnehmer, der einen auf der Kurbelwelle befestigbaren scheibenförmigen Teil und einen am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigbaren Aufnehmerteil enthält, wobei der scheibenförmige Teil von der ersten und der zweiten Lagenbestimmung begrenzten Sektoren aufweist und wobei der Aufnehmerteil in der Nähe des scheibenförmigen Teiles angeordnet ist und bei Vorhandensein eines Sektors einen Lagenimpuls an seinem Ausgang abgibt, mit einem Verstärker für den Lagenimpuls, mit einer an den Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Zeitverzögerungsschaltung zur Verzögerung der Vorderflanke des Lagenimpulses und mit einem Bezugsimpulsgenerator mit einem an den Verstärkerausgang angeschlossenen Triggereingang, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Bezugsimpulsgenerators (19) einerseits an eine ODER-Torschaltung (26) und andererseits an einen ersten Eingang einer Impulsbreitenvergleichsschaltung (18) angeschlossen ist, wobei ein zweiter Eingang der Impulsbreitenvergleichsschaltung (18) an den Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung (17) angeschlossen ist, welcher Ausgang auch mit der ODER-Torschaltung (26) verbunden ist, während der Ausgang der Impulsbreitenvergleichsschaltung (18) mit einem Steuereingang für die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung (17) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsschaltung (17) einen Transistorschalter (33), der an den Ausgang des Verstärkers (16) angeschlossen ist und beim Fehlen des Lagenimpulses (24) einen Zeitkondensator (Q) kurzschließt, eine Ladeschaltung (32, 21, /0, Λ 26) für den Zeitkondensator (Q), die diesen Kondensator beim Vorhandensein des Lagenimpulses (24) auflädt, und einen Differenzverstärker (35) enthält, der ein Signal (25) an der Ausgangsklemme der Zeitverzögerungsschaltung (17) abgibt, wenn die Kondensatorspannung eine Bezugsspannung überschreitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsimpulsgenerator (19) ein Zweistufentransistorverstärker (T3, T5) ist, dessen erster Transistor (T3) in gemeinsamer Emitterschaltung betrieben wird, wobei die Basis dieses Transistors (T3) mit dem Ausgang des Verstärkers (16) für den Lagenimpuls (24) verbunden ist, während der Kollektorkreis dieses Transistors (T3) mittels eines Kondensators (Ci) mit einem zweiten in gemeinsamer Emitterschaltung betriebenen Transistor (TS) gekoppelt ist, dessen Kollektorkreis eine Klemme aufweist, der der Bezugsimpuls (28) entnommen werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreitenvergleichsschaltung (18) sowohl zwei Stromquellenanordnungen enthält, von danen die erste (/2) über einen an

den Bezugsimpulsgenerator (19) angeschlossenen Transistorschalter (29) einem Speicherkondensator (C2) Strom liefert, während die zweite Stromquellenanordnung (1\) dem Speicherkondensator (C2) über einen an den Ausgang der Zeitvenögerungsschaltung (17) angeschlossenen Transistorschalter (30) Strom entnimmt, als auch einen Differenzverstärker, der mit einer Eingangsklemme an den Speicherkondensator (C2) und mit der anderen Eingangsklemme an eine Bezugsspannung angeschlossen ist und der einen Stromquellenausgang aufweist, eier die Ladeschaltung (32, 21, Z₀, Ä26) für den Zeitkondensator (C4) der Zeitverzögerungsschaltung (17) bildet.