DE2128019C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes bei Brennkraftmaschinen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes bei BrennkraftmaschinenInfo
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- DE2128019C3 DE2128019C3 DE2128019A DE2128019A DE2128019C3 DE 2128019 C3 DE2128019 C3 DE 2128019C3 DE 2128019 A DE2128019 A DE 2128019A DE 2128019 A DE2128019 A DE 2128019A DE 2128019 C3 DE2128019 C3 DE 2128019C3
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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 Zeit- _>-, spanne 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 m
vorgenommen werden, wobei aus der ersten Lagcnbestimmung
mit Hilfe einer Zeitverzögerungsschaltung der Zündzeitpunkt hergeleitet wird. Weiterhin bezieht
sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. r.
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 einen; Kolben komprimiert
und mit einer Zündkerze gezündet wird, was eine Druckerhöhung zur Folge hat, die in dem auf folgenden 4'>
Arbeitshub in kinetische Energie umgewandelt wird.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, muß im allgemeinen der maximale Druck erreicht
werden, was bei dem Zylinder mit Kolben der Fall ist, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt gerade -.0
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 v, 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 hr>
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: fett oder mager, nachglühenden Teilchen, Füllungsgrad,
Wi-bel, 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.
Aus Obenstehendem geht hervor, da3 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 eil em Motor der Fall, der mit einer festen Drehzahl läuft Lnd 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.
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 eil em Motor der Fall, der mit einer festen Drehzahl läuft Lnd 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 ausgeJ'ückt, vor dem
Erreichen dieses oberen Totpunktes stattfindet. Bei 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 Zenirifugalregler
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 unterschiedliche
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 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,
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 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 Ziind-
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 monostabilen
Multivibrators in Betrieb. Die Hinterflanke des ■;
abgegebenen Impulses bestimmt den Zündzeitpunkt. Diese iünterflanke läßt sich von einem drehzahlabhängigen
Signal in der Zeit verschieben. Iiin zweiler Aufnehmer für eine zweite Lagcnbeslimmung in der
Nähe des oberen Totpunktes bestimmt die maximale in Länge des Verzögerungsimpulses, um beim Anlassen
des Motors einen richtigen Zündzeitpunkt zu erhalten.
Dieses System hat den Nachteil, daß eine Zeitmarkie rung fehlt. Der Zündzeitpunkt ist von einem monostabilen
Multivibrator mit Eigenfehlern und von der Messung ι ·-,
der Motordrehzahl mit Eigenfehiern abhängig, während eine Markierung am oberen Totpunkt fehl!
In dem Aufsatz von B. J. H ο e l i η k in der Zeilschrift
»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 2r>
fehlt eine Zeitmarkierung und ist der Zündzeitpunkt abhängig von KC-Werten und von der Messung der
Motordrehzahl. Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Anmeldung aus.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben, m
Ein Verfahren zur Regelung des Zündzeitpunktes des Gasgemisches in einer Brennkraftmaschine der eingangs
erwähnten Art ist dadurch gekennzeichne!, daß die Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweiten
Lagenbestimmung gemessen wird und von der gemes- 3-, senen 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 v,
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 ^i
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 mi
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 ^s
Zeitdauer zwischen dem Zündpunkt und der zweiten Lagenbestimmung derart vorgenommen wird, daß z. B.
ein Parameter in der Meßschaltung von einem Signal beeinflußt wird, das von der Drehzahl des Moton
abgeleitet ist.
Dadurch, daß die unterschiedlichen Meß- urn Vergleichsvorgänge mit Hilfe von Impulsen digila
durchgeführt werden, kann eine einfache und zuverlässi ge Schaltungsanordnung erhalten werden. Eine zweck
mäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste unc
die zweite Lagenbestimmung durch die Vorderflankc bzw. die Hinterflanke eines Lagenimpulses gebilde
werden, der sowohl der Zeitverzögerungsschaltung, die nur die Vorderflanke in der Zeit verzögert, als aucl
einem Bezugsimpulsgenerator zugeführt wird, der zun Aufintts/eitpunkt der Hinterflanke startet und einer
Bezugsimpuls erzeugt, dessen Zeitdauer die Referenz größe bestimmi, wonach der Bezugsimpuis und ein νυι
der Zeitverzögerungsschaltung herrührender, in seinei Zeitdauer die Meßgröße bestimmender Impuls sowoh
einer die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltunj steuernden Impulsbreitenvergleichsschaltung a!?, aucl
einer den Unterbrechungsschalter betätigenden ODER Torschaltung zugeführt werden.
Die Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahren: mit einem Kurbelwellenaufnehmer, der einen auf de
Kurbelwelle befestigbaren scheibenförmigen Teil unc einen am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigba
ren Aufnehmerteil enthält, wobei der scheibenförmig« Teil von der ersten und der zweiten Lagenbeslimmunj
begrenzte Sektoren aufweist und wobei der Aufnehmer teil in der Nähe des scheibenförmigen Teiles angeordne
ist und bei Vorhandensein eines Sektors einer Lagenimpuls an seinem Ausgang abgibt, mit einen
Verstärker für den Lagenimpuls, mit einer an der Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Zeitverzöge
rungsschaltung zur Verzögerung der VorderPanke de Lagenimpulses und mit einem Bezugsimpulsgenerato
mit einem an den Verstärkerausgang angeschlossener Triggereingang, ist dadurch gekennzeichnet, daß eir
Ausgang des Bezugsimpulsgenerators einerseits an eini ODER-Torschaltung und andererseits an einen erster
Eingang einer Impulsbreitenvergleichsschaltung ange schlossen ist, wobei ein zweiter Eingang der Impulsbrei
tenvergleichsschaltung an den Ausgang der Zeitver zögerungsschaltung angeschlossen ist, welcher Ausganj
auch mit der ODER-Torschaltung verbunden isl während der Ausgang der Impulsbreitenvergleichs
schaltung mit einem Steuereingang für die Laufzeit de Zeitverzögerungsschaltung verbunden ist.
Die Vorrichtung zum Durchführen eines der ober erwähnten" Verfahren mit einem Kurbelwellenaufneh
mer, der ein Signal entsprechend der ersten und de zweiten Lagenbestimmung an einen Verstärker liefen
dessen Ausgang mit einer Zeitverzögerungsschaltunj verbunden ist, deren Ausgang mit einer Vorrichtung zu
Steuerung des Unterbrechungsschalters verbunden isi ist dadurch gekennzeichnet daß dieser Ausgang aucl
mit einer Zeitmeßschaltung verbunden ist die dii Zeitdauer vom Zündzeitpunkt bis zu der zweitei
Lagenbestimmung in eine Meßgröße umwandelt, um daß eine Referenzquelle vorgesehen ist, die dii
Referenzgröße an einen ersten Eingang einer Ver gleichsschaltung liefert die einen zweiten Einganj
aufweist der an den Ausgang der Zeitmeßschaltung ffi 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 dii
Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung derart ander
daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung verschwindet.
Die erwähnte Referen/quelle kann vorteilhaft eine
Spannung oder ein Strom, aber kann auch eine einem Kondensator entnommene oder zugeführte Ladung r,
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, κι
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 r, von Oszillatorfeldern oder Licht.
Der verwendete Bezugsimpulsgeneralor 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
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Zündvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine,
Fig.2 ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig.3 ein Blockschaltbild einer besonderen Ausführungsform
der Zündvorrichtung nach F i g. 2, «1
Fig.4 ein Schaltbild der in der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung verwendeten Zeitverzögerungsschaltung
und Impülsbreitenvergleichsschaltung und
Fig. 5 ein Schaltbild der Zündvorrichtung ndch
Fig. 3. r>
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 dor Welle 1 an. Von dieser Welle wird eine Information 9 dem Regelmechanismus v,
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 w bei hoher Drehzahl in großer Entfernung von A
angeordnet. Durch das Öffnen des Unterbrechers 5 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 WeDe 1 wird daher bei 10 dem Verteiler 7 zugeführt
Fig.2 zeigt blockschematisch eine Zündvorrichtung
zur Regelung des Zündzeitpunktes gemäß der Erfin- «,n
dung. In Fig. 1 ist dieser Teil bei der bekannten
Vorrichtung durch den Regelmechanismus 4 mit der Strecke 11, den Pfeil 3 und die Drehzahlinformation 9
gebildet
In Fig.2 ist der Kurbelwellenaufnehmer mit 13, 14
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 Unterbrechungs-
Kw =
C4
wobei / die Zeit darstellt, die nach der Vorderflanke des Impulses 24 verläuft
Die Spannung am zweiten Eingang 36 des Verstär- v,
kers 35 ist eine Bezugsspannung VnI, die durch
Widerstände R22' und Λ23', welche gegebenenfalls mit
den Widerständen R22 und R21 identisch sein können, und durch die Speisespannung Vt 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:
M)
Vrcf'= Vn,.
i24 = die Zeitdauer des Impulses 24 und der
Drehzahl des Motors proportional ist,
ii7 = die Verzögerungszeit der Vorderflanke des b5
Impulses 24,
f2K = die Bezugszeit, und
Γ25 = die gewünschte Vorzündzeit ist,
ίο
schalter zur Verfügung steht. Diese Inipulsaddition 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 ι ο während der Impulsperiode eine Stromquellenanoidnung
h einschaltet, wodurch eine Ladung I2 - /28 dem
Kondensator C7 zugeführt wird. Der Impuls 25, der eine Impulsbreite aufweisen muß, die der erwünschten
Vorzündung entspricht, betätigt den Schalter 30, r> wodurch die Stromquellenanordnung /ι eine Ladung
/ι ■ f25dem Kondensator C2 entnimmt.
Der Kondensator Ci ist an einen ersten Eingang eines
Differenzverstärkers 31 angeschlossen, während der zweite Eingang des Verstärkers an eine Bezugsspannung
Vn-f, die durch R22, R21 und die Speisespannung V/,
bestimmt wird, angelegt wird.
Entsprechend dem Unterschied zwischen dieser Bezugsspannung und der Kondensatorspannung liefert
der Differenzverstärker einen Ausgangsstrom, der >r>
durch die Stromquellenanordnung /0 mit Diode 32 dargestellt wird. Die Diode 32 gibt an, daß nur dann
Strom geliefert wird, wenn die Kondensatorspannung die tkvugsspannung überschreitet.
Die Verzögerungsschaltung 17 enthält einen Zeitkon- «1
densator Q mit einem Reihenwiderstand Rn1, 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 Ct mit dem Strom I0 der Stromquelle /ο π
aufgeladen. Die Spannung, die dem Eingang 34 eines Differenzverstärkers 35 zugeführt wird, hat den Wert:
wobei Qu die Ladung lies Speicherkondensators C2
darstellt.
Aus (2) folgt:
Aus (2) folgt:
'25 — '24 ~~ 'l7
I' I/ IR l_ '" '17
Γ Q(I ~1
/„ =-- const. · , - Kr.·; -
Z17=
Wenn sich die Schaltungsanordnung eingestellt hat.
'2 ' Im -It'll
Bei sich ändernder Drehzahl des Motors ändert sich J24 und, weil U-, noch konstant ist, ändert sich /25 um
einen Betrag If25. Dadurch wird eine I adungsänderting
an C2 von
1Qn= -I
erhalten. Dadurch ändert sich /0 nach (3) und wird tv
nach (4) angepaßt, so daß endgültig Δ tu durch Atn
kompensiert wird und fo konstant bleibt.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel ist in Fig.5
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 markieren, kann Licht einer Lichtquelle L zu einer lichtempfindlichen
Diode D\ durchgelassen werden. Der Verstärker 16 aus obenstehenden Figuren wird durch die
Transistoren Tx und 7} gebildet Die Transistoren 7\ und
Ti mit zeitbestimmenden Elementen Ci und Ru bilden
die monostabile Multivibratorschaltung 19, wobei in Verbindung mit Λ9 und /?J0 ein drehzahlabhängiger
Bezugsimpuls erzeugt werden kann. Der Schalter 33 der Fig.4 wird durch den Transistor 7} gebildet; der
Schalter 29 wird durch den Transistor 7i und der Schalter 30 wird durch den Transistor R16 gebildet Die
Stromquelle h ist aus dem Transistor 79, dem
Widerstand Rm und dem Spannungsteiler /?u, Ru
aufgebaut während die Stromquelle /1 durch den Transistor 7io, den Widerstand Rt und den Spannungsteiler
7?i5, Ä16+Ä5 gebildet wird. Die Stromquelle I0
besteht aus dem Transistor Tn mit Widerständen Ria,
Riq. Der Differenzverstärker 31 ist aus den Transistoren
712, 7|3 und dem Widerstand Ri] aufgebaut, während der
Diffendverstärker 35 aus den Transistoren Tu, 71s und
dem Widerstand Ä25 aufgebaut ist Die ODER-Torschaltung
26 der F i g. 3 wird durch Transistoren Tj und 7i
gebildet An der gemeinsamen Kollektorklemme 27 wird das Steuersignal für den Unterbrecherschalter
oder die Unterbrecherschaltung einer Zündvorrichtung erhalten.
In Abwandlungen der Schaltbilder nach den Fig.4
und 5 können die Kondensatoren C2 und Ct mit den sich
daran anschließenden Verstärkern zu Miller-Integrato-
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 »Vorzündwinkcl zu
Drehzahl« erwünsch', sein kann. Eine Lösung zum Erhalten dieser NichtlinearitUt wurde dadurch erreicht,
daß die Bezugszeitdauer angepaßt oder die Messung der Zeitdauer nichtlinear durchgeführt wurde, z. B.
indem in F i g. 4 der Kondensator C2 stets über
Slromquellenanordnungen oder Widerstände aufgeladen oder entladen wurde oder indem die Stromquelle /■
oder h von einem drehzahlabhängigen Signui gesteuert wurde. Dieses Signal kann i. B. dem Ausgang des
Verstärkers für das Aufnehmersignal entnommen werden.
Hierzu .1 BUiU Zeichnungen
Claims (9)
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 ι ο 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 r>
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 Referenzgiröße
die Laufzeit der Zeitverzögerungsschaltung so lange geändert wird, bis die Meßgröße gleich der
Referenzgröße ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- m
zeichnet, daß der Zündzeitpunkt durch Änderung der Referenzgröße beeinflußt werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch I 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 v> 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- ■>
<> 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- v>
aufnehmer, der ein Signal entsprechend der ersten und der zweiten Lagenbestimmung an einen
Verstärker liefert, dessen Ausgang mit eimer Zeitverzögerungsschiltung verbunden ist, deren
Ausgang mit einer Vorrichtung zur Steuerung des to 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 t>r>
Referenzquelle (19) vorgesehen ist, die die Refercmzgröße (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
(29) 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 (Ca) kurzschließt, eine Ladeschaltung (32, 21, I»,
R 26) für den Zeitkondensator (Ca), 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, 7"5) ist,
dessen erster Transistor (T3) in gemeinsamer Emitterschaltung betrieben wird, wobei die Basis
dieses Transistors (T 3) mit dem Ausgang des Verstärkers (16) für den Lagenimpuls (24) verbunden
ist, während der Kollektorkreis dieses Transistors (T3) mittels eines Kondensators (Cl) 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 denen die erste (I7) über einen an
den Bezugsimpulsgenerator (19) angeschlossenen Transistorschalter (29) einem Speicherkondensator
(C2) Strom liefert, während die zweite Stromquellenanordnung
(I\) dem Speicherkondensator (C2) über einen an den Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung
(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 ungeschlossen
ist und der einen Stromquellenausgang aufweist, der die Ladeschaltung (32, 21, /0, /?26) für
den Zeitkondensator (C4) der Zeitverzögerungsschal tung (17) bildet
Applications Claiming Priority (1)
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