DE2128749C3 - Verfahren zur drehzahlabhängigen, elektronischen Regelung der Vorzündung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

>5 gase.

Es sind auch mehrere Verfahren mit elektronischer Regelung der Vorzündung einer Brennkraftmaschine bekannt. AusderUSA.-Patentschrift 3 314407 ist ein System zur elektronischen Regelung der Vorzündung

einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die von der Brennkraftmaschine abgenommenen Impulse über einen Impulsgenerator einem Multivibrator zugef-ihn werden, von wo sie einerseits über einen Sägezahngenerator einer Vergleichsschaltung unmittelbar

und andererseits über einen Scheitelspannungsdetektor und einen veränderlichen Verstärker derselben Vergleichsschaltung zugeführt werden. Von der Verg'cichsschaltung wird dann ein transistorisiertes Zündsystem gesteuert. Wie aus Fig. 4 der vorerwähnten USA.-Patentschrift zu ersehen ist, wird hierbei das Ausgangssignal des Multivibrators über einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung zugeführt, in dessen Sekundärwicklung ein impulsformiges Signal erzeugt wird. Dicses impulsformige Signal wird dann mittels eines Gleichrichters und eines Kondensators, zu dem ein Widerstand parallel liegt, integriert und über einen weiteren Widerstand einem Transistorverstärker zugeführt . Ein Teil des Signals am Ausgang des Verstärkers wird dann über weitere Widerstände einem weiteren Transistorverstärker zugeführt. Dieser Verstärker wird nur leitend, wenn die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine derart ist, daß das integrierte Signal über den nachgeschalteten Verstärker eine vorbestimmte Vorspannung an dem zweiten Verstärker schafft; ein Signal an dem Verstärker wird dann über weitere Widerstände dem vorerwähnten, veränderlichen Verstärker zugeführt. Durch die vorerwähnte Schaltungsanordnung wird also in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine durch die Iteration ein mittlerer Wert gebildet, wozu jeweils eine gewisse Zeit erforderlich ist. Hieraus ergeben sich insbesondere Verzögerungen in dei Steuerung bei sehr starken Geschwindigkeitsänderungen, beispielsweise bei hohen Beschleunigungen oder starken Abbremsungen.

Auch bei Vorrichtungen zur Regelung der Vorzündung einer Brennkraftmaschine, die aus den französischen Patentschriften 1583 678, 1569614 und 1511 009 bekannt sind, werden jeweils mittlere Werte der Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine gebildet. So ist beispielsweise in der Vorrichtung gemäß der französischen Patentschrift 1 583 678, wie aus Fig. 2b und Fig. 3b zu ersehen ist, ein Signal verwendet, das lediglich eine Funktion der Geschwindigkeit ist, und nicht unmittelbar proportional der Geschwindigkeit ist. (Siehe beispielsweise Seite 3, linke Spalte, ab Absatz 2 der französischen Patentschrift 1 583 678). Diese Schaltungsanordnung weist auch

mehrere RC-Kombinationen mit großen Zeitkonstanten auf (siehe beispielsweise Seite 2, linke Spalte, fünfter Absatz oder Seite 3, linke Spalte, dritter Absatz v. u.).

So ist beispielsweise auch die Ansprechzeit in der in der französischen Patentschrift 1511 009 beschriebenen Schaltung nicht vernachlässigbar, da auch bei dieser Schaltung mittels des Kondensators CA ein Mittelwert gebildet ist, um die zur Ladung des Kondensators erforderliche Ladungsmenge Q₃ zu erhalten, iie über einen weiteren Kondensator Ci zugeführt wird. (Siehe beispielsweise Seite 3, rechte Spalte, zweiter Absatz von unten in der französischen Patentschrift 1511009.) ÄhnJiche Nachteile weist auch die Schaltungsanordnung gemäß der französischen Patentschrift 1569614 auf, bei der die Ansprechzeit ebenfalls nicht vernachlässigbar ist, da unter anderem beispielsweise Frequenz-Strom-Konverter (4 und S) vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kontinuierliche und momentane Vorzündungsänderung zu schaffen, durch die hinsichtlich der Verbrennung der Motor-Wirkungsgrad in jedem beliebigen Betriebszustand erheblich verbessert werden kann. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die mittels eines elektronischen rückstellbaren Integrators erhaltenen Maximalwerte mittels eines ruckstellbaren Spitzenspannungsmessers gespeichert werden, daß die Schaltdauer eines steuerbaren Univibrators mittels der in dem Spitzenspannungsmesser gespeicherten Spannungen geändert wird, daß die von dem Univibrator kommenden Rechteckimpulse, deren Dauer umgekehrt proportional der Steuerspannung (und damit direkt proportional zu der Drehzahl w) ist, in einem zweiten, rückstellbaren Integrator integriert werden, daß der durch die Integration erhaltene Maximalwert mittels eines zweiten, ebenfalls rückstcllbaren Spitzenspannungsmessers gespeichert wird, daß die durch den zweiten Spitzenspannungsmesser gespeicherte, zu der Drehzahl w proportionale Spannung mittels einer Vervielfacherschaltung quadriert wird, daß das zu h>^: proportionale Signal über einen nichtlinearen Verstärker einem zweiten, hilfsgesteuerten Univibrator zugeführt wird, der mittels der aus der Schaltungsanordnung stammenden Signale getriggert wird, daß das Ausgangssignal des Univibrators differenziert und gleichgerichtet wird, und daß das differenzierte und gleichgerichtete Signal über eine Zündeinrichtung der Zündkerze zugeführt wird.

Hierbei ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verbesserte Genauigkeit und Zeitstabilität der Vorzündungs-Geschwindigkeitsf unkt ionen erreicht, und es werden periodische Vorzündungsveränderungen ausgeschaltet. Auch weist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Vorzündungssteuerung extrem kurze Ansprechzeiten auf. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Frühzündung bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten so einzustellen, daß die Verschmutzung der Abgase sehr gering ist. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund seiner hohen Ansprechgeschwindigkeit die richtige Vorzündung auch bei dynamischen Zuständen einstellen.

Darüber hinaus kann ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenes Signal, das direkt proportional der Drehgeschwindigkeit des Motors ist, auf Grund seiner minimalen Verzögerung auch zum Steuern anderer Parameter, beispielsweise der Brennstoffeinspritzung sowie auf anderen Gebieten für Geschwindigkeitssteueranordnungen verwendet werden. Die AnsprechempfindJichkeit auf Geschwindigkeits-

änderungen erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch augenblicklich; die maximale Nacheilung liegt in der Größenordnung von einer Umdrehung.

Zur Vornahme der selbsttätigen Vorzündung nach

ίο dem Verfahren der Erfindung wird ein Impuls geliefert, der, beginnend bei einem Winkel φ₀ vor der oberen Totpunktlage der Kurbelwelle - wobei diese Stellung mittels Kontakten oder einer Empfängereinrichtung ermittelt wird - eine Dauer TA aufweist, der ein Winkel φ = w ■ T_A entspricht, wobei »v die Drehgeschwindigkeit des Motors ist. Der Impuls hat eine Dauer T_A, die nach solch einem Gesetz variiert, daB der Vorwinkel, bezogen auf den oberen Totpunkt α = φ₀ — φ = φ₀ — wT_A den gewünschten Vorwinkel darstellen kann. Insbesondere ist das Verfahren zum Ermitteln der Impulse so vorgesehen, daß so viele Impulse für Umdrehungen, wie Zündungen π vorhanden sind, gegeben sind, das ist beispielsweise φ_β = 360/λ im Falle einer Vierzylinder-Viertaktmaschine mit zwei Zündungen pro Umdrehung, wodurch sich φ_α = 180", immer bezogen auf den oberen Totpunkt, ergibt.

Die Lage der Kurbelwelle kann, wie vorstehend erläutert, mittels Kontakten oder einer Empfängereinrichtung oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung ermittelt werden, die diesen Zweck herbeiführt. Aus Einfachheitsgründen wird der Winkel <p„ ausgehend vom oberen Totpunkt berechnet.

Das Verfahren nach der Erfindung soll nun mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert werden, in der eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt ist. Nach der Zeichnung werden die vorher festgelegten Stellungen der Kurbelwelle, die einem Geber 16 eingegeben sind, durch die elektromagnetische Empfängereinrichtung 18 ermittelt, welche Impulse abgibt, die an eine Schaltungsanordnung 1 gesandt werden, welche aus einer Diode und einer Schmitt-Trigger-Schaltung besteht.

Die in dieser Schaltungsanordnung 1 geformten Impulse werden bei ihrem Auistritt an einen Multivibrator 2 (Flip-Flop) gegeben. Da die Motorgeschwindigkeit umgekehrt proportional der Zeit T ist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen vergeht, ist es notwendig, ein Signal proportional zur Geschwindigkeit zu erhalten, welches in die Vorzündungsregelung eingeführt werden soll.

Vom Multivibrator 2 wird ein Rechtecksignal mit der Periode 2 T und der Dauer T erhalten, das umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit ist. Das Signal wird an einen elektrischen Integrator 3 gegeben. Der, von diesem Integrator erhaltene Maximalwert wird mittels eines Spitzenspannungsmessers 4 gespeichert. Der Integrator 3 wird durch ein Signal rückgestellt, welches erhalten wird, indem man in einer Einrichtung 5 das aus dem Multivibrator 2 kommende Signal differenziert und gleichrichtet. Der Spitzenspannungsmesser 4 wird durch ein Signal rückgestellt, welches erhalten wird, indem man in einer Differenzier- und Gleichrichtereinrichtung 6 mit einer Polarität entgegengesetzt zur vorhergehenden eben das aus dem Multivibrator 2 kommende Signal differenziert und gleichrichtet. Die durch den Spitzenspannungsmesser 4 gespeicherte Spannung, deren Wert umge-

kehrt proportional der Geschwindigkeit ist, wird benutzt, um die Dauer eines steuerbaren Univibrators 7 zu ändern, der durch die aus der Einrichtung 6 kommenden Impulse get rigger t wird.

Dieser Univibrator 7 sendet Rechteckimpulse mit einer Dauer umgekehrt proportional der Regelspannung aus, d. h. von einer Dauer, die direkt proportional der Drehgeschwindigkeit w der Brennkraftmaschine ist.

Die vom Univibrator 7 abgegebenen Impulse werden in einem elektronischen Integrator 8 integriert, welcher periodisch durch von der Einrichtung 6 ausgesandte Signale rückgestellt wird. Das maximale, aus solch einer Integration erhaltene Signal wird durch einen Spitzenspannungsmesser 9 festgelegt, welcher seinerseits periodisch durch von einer Differenzier- und Gleichrichtereinrichtung 9 ausgesandte Impulse rückgestellt wird, in welcher die Signale ankommen und mit geeigneter Polarität abgeleitet und gleichgerichtet werden, welche der zweiten Front des Univi-L-raiors 7 entsprechen. Die durch den Spitzenspannungsmesser 9 erhaltenen Signale haben einen Wert proportional zur Dauer der durch den Univibrator 7 ausgesandten Impulse und proportional zur Drehgeschwindigkeit if der Brennkraftmaschine in der vorhergehenden Halbperiode T.

Die durch den Spitzenspannungsmesser 9 gespeicherte Spannung hat einen Wert proportional zur Drehgeschwindigkeit h· und wird an eine Vervielfacherschaltung 11 gelegt, die das Quadrieren vornimmt und ein Signal, welches nun proportional zu w² ist, an einen nichtlinearen Verstärker 12 gibt, um eine geeignete Funktion/ (w²) zu erhalten.

Der Verstärker 12 wird auch für die Summe möglicher, durch geeignete Sensoren, z. B. für Unterdruck, gelieferter Spannungen für den Fall benutzt, wo es

S von Interesse ist, die Einstellung des Voreilens auch als Funktion von anderen Parametern vorzunehmen. Die möglichen hinzuzufügenden Spannungen werden einem der Verstärkereingänge eingegeben, während die Nichliineariläten mittels Anordnungen aus Wi derständcn und Dioden in an sich bekannter Weise erhalten werden.

Bei der Verstärkergegenreaktion wird es auch möglich, voreilende und verzögernde Schaltungen einzuführen, um geeignete dynamische Funktionen zu

>5 erhalten. Das Signal proportional zu f (w²) wird veranlaßt, einen Univibrator 13 hinsichtlich der Dauer zu variieren, der hilfsgestcuert ist und durch aus der Schaltungsanordnung 1 kommende Impulse gctriggert wird.

ao Die Dauer der aus dem Univibrator 13 kommenden Impulse ist durch T_A proportional zu XIf (»v²) und gleich einem Drehwinkel der Kurbelwelle φ = wT_A gegeben. Das Ende des aus dem Univibrator 13 stammenden Impulses wird ermittelt, indem in geeigneter

as Weise solch ein Signal in einer weiteren Differenzier- und Gleichrichterschaltung 14 differenziert und gleichgerichtet wird. Die Winkelvoreilung wird also zu: α = φ_ο— w'f(w^:) oder ist variabel und nimmt mit der Geschwindigkeit zu.

Der Ent ladcanschluß für die an der Schaltung 14 liegende Kapazität 15 ist mit der Zündkerze 17 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur drehzahlabhängigen elektronischen Regelung der Vorzündung bei einer Brennkraftmaschine zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Motors in jedem Lauf/usland, bei dem mittels Kontakten oder einer Empfängereinrichtung eine Anzahl von Winkelstcllungen der Kurbelwelle in Form von Impulsen ermittelt wird und bei dem mittels einer Schaltungsanordnung aus einer Diode und einer Schmitt-Trigger-Schal-• tung geformte Signale an einen Multivibrator angelegt werden, der ein Rechtecksignal mit einer Periode 2 T und einer Dauer Terzeugt, die umgekehrt proportional zu der Drehzahl w ist, d adurch gekennzeichnet, daß die mittels eines elektronischen rückstellbaren Integrators (3) erhaltenen Maximalwerte mittels eines rückstellbaren Spitzenspannungsmessers (4) gespeichert werden, daß die Schaitdauer eines steuerbaren Univibrators (7) mittels der in dem Spitzenspannungsmesser (4) gespeicherten Spannungen geändert wird, daß die von dem Univibrator (7) kommenden Rechteckimpulse, deren Dauer umgekehrt proportional der Steuerspannung (und damit direkt proportional zu der Drehzahl w) ist. in einem zweiten, rückstellbaren Integrator (8) integriert werden, daß der durch die Integration erhaltene Maximalwert mittels eines zweiten, ebenfalls rückstellbaren Spitzenspannungsmessers (9) gespeichert wird, daß die durch den zweiten Spille nspannungsmesser (9) gespeicherte, zu der Drehzahl iv proportionale Spannung mittels einer Vervielfacherschaltung (11) quadriert wird, daß das zu w² proportionale Signal über einen nichtlinearen Verstärker (12) einem zweiten, hilfsgesteuerten Univibrator (13) zugeführt wird, der mittels der aus der Schaltungsanordnung (1) stammenden Signale getriggert wird, daß das Ausgangssignal des Univibrators (13) differenziert und gleichgerichtet wird, und daß das differentierte und gleichgerichtete Signal über eine Zündeinrichtung (15) der Zündkerze zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektronische Integrator (3) mittels eines Signals rückgestcllt wird, das durch eine Differenzier- und Gleichrichterschaltung (5) des Multivibrator-Ausgangssignals mit einer entgegengesetzten Polarität erhalten wird, und daß mittels des Signals, das durch eine weitere Differenzier- und Gleichrichterschaltung (6) des Multivibrator-Ausgangssignals mit entgegengesetzter Polarität erhalten wird, der Spitzenspannungsmesser (4) und der zweite Integrator (8) rückgestellt und der Univibrator (7) getriggert werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drehzahlabhängigen, elektronischen Regelung der Vorzündung bei einer Brennkraftmaschine zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Motor»: in jedem Laufzustand, bei dem mittels Kontakten oder einer Empfängereinrichtung eine bestimmte Anzahl von Winkelslellungcn der Kurbelwelle in Form von Impulsen ermittelt werden, und bei dem mittels einer Schaltungsanordnung aus einer Diode und einer Schmitt-Trigger-Schaltung geformte Impulse einem Multivi-

bra tor zugeführt werden, der ein Rechtecksignal mit der Periode 2 Γ und der Dauer T erzeugt, die umgekehrt proportional zu der Drehzahl w ist.

Bekannte Verfahren zum Steuernder Vorzündung, im allgemeinen von mechanischer Bauart, weisen be-

acht liche Nachteile auf Grund von zahlreichen Faktoren, beispielsweise Verzögerungen oder hohen Ansprechzeiten, auf. Solche Nachteile bestehen dann in einer Verminderung der Wirkleistung der Maschine und einer Steigerung in der Verschmutzung der Ab-