DE2311267A1

DE2311267A1 - Elektronischer drehzahlbegrenzer fuer benzinmotoren

Info

Publication number: DE2311267A1
Application number: DE19732311267
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Heinecke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-09-12

Description

Elektronischer Drehzahlbegrenzer für Benzinmotoren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung der maximalen Drehzahl von Benzinmotoren. Überschreitungen der höchstzulässigen Drehzahl können vor allem im Leerlauf und in niedrigen Gängen und dabei besonders leicht bei Fahrzeugen mit geringem Gewicht und hoher Motorleistung auftreten.
Insbesondere durch die zunehmende gesetzlich vorgeschriebene Herabsetzung des Bleigehaltes im Benzin kommt es bei hochverdichtenden Motoren in hohen Drehzahlbereichen leichter zum sogenannten Hochdrehzahlklingeln, was besonders gefährlich ist, weil es nicht unmittelbar wahrnehmbar ist. Dieser Effekt entsteht durch einen unregelmäßigen Verbrennungsablauf. Dadurch werden Lager, Pleuelstangen, Kolbenbolzen und Kurbelwelle hohen Überbelastungen ausgesetzt, was zu Beschädigungen und gegebenfalls zum Ausfall des Motors führen kann. Aber auch ohne das Auftreten. von Klingeln führt das Überdrehen der Motoren zu Schäden. Derartige Schäden lassen sich dadurch vermeiden, daß die Drehzahl durch geeignete Maßnahmen auf einen Maximalwert begrenzt wird, bei dem noch kein Klingeln auftreten kann.
Für Motoren mit elektronisch gesteuerter Benzineinspritzung sind Verfahren bekannt, bei denen die Begrenzung der Drehzahl durch eine Drosselung der Kraftstoffzufuhr erfolgt. Bei Vergasernotoren würden entsprechende Maßnahmen einen unzulässig hohen apparativen Aufwand erfordern, der preislich nur in Sonderfällen tragbar wäre. Außerdem eignen sich derartige Verfahren nur bedingt für Systeme, die zum nachträglichen Einbau vorgesehen sind.
Andere Vorschläge beruhen darauf, daß bei Erreichen der Grenzdrehzahl die Zündung unterbrochen wird. Dies geschieht üblicherweise mit Hilfe eines mechanischen Fliehkraftreglers. Die Verwendung mechanischer Regeleinrichtungen führt jedoch ebenfalls zu erheblichen Nachteilen. Der nachträgliche Einbau erfordert einen Eingriff in den Motor, da der Zündverteiler ausgetauscht werden muß.
Weiterhin unterliegt der Fliehkraftregler einem mechanischen Verschleiß, so daß ein sicheres und wartungsfreies Arbeiten über längere Zeiträume nicht gewährleistet ist. Schließlich ist bei der für den Anwendungsfall zu fordernden Präzision ein Mindestaufwand erforderlich der zu einer erheblichen Verteuerung der Zündanlage führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur nichtmechanischen Drehzahlbegrenzung von Benzinmotoren, mit Hilfe einer Vorrichtung zur Unterbrechung der Zündung zu schaffen Eine erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere zum nachträglichen Einbau in einen Motor üblicher Bauart geeignet sein, ohne daß Veränderungen am Motor und den Bestandteilen der vorhandenen Zündanlage erforderlich werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Überschreiten der zulässigen Grenzdrehzahl der elektrische Widerstand eines dem Unterbrecher parallel geschalteten elektrisch steuerbaren Widerstandes vermindert wird, wobei die Amplituden der auf der Sekundärseite des ZündübertrageS entstehenden Spannungsimpulse auf für die Zündung unwirksame Werte vermindert werden. Als veränderbarer Widerstand zum teilweisen Kurzschluß des Unterbrechers eignet sich grundsätzlich nahezu jeder steuerbare Halbleiter, wobei jeweils zur Aussteuerung des gewählten Halbleiters eine spezifisch geeignete elektronische Schaltung erforderlich ist.
Als besonders geeignet haben sich in Versuchen Thyristoren erwiesen, die sich durch einen Zündimpuls vom nichtleitenden in den leitenden Zustand überführen lassen und diese Eigenschaft während der Dauer des Stromflusses im Hauptkreis auch nach Abklingen des Zündimpulses beibehalten. Besonders bei Spulenzündungen können am Unterbrecher Spannungen bis zu 400 V auftreten. Diese hohen Spannungen lassen sich besonders leicht mit Thyristoren beherrschen. Ein erfindungsgemäßes Arbeiten eines dem Unterbrecher parallelgeschalteten Thyristors ist gewährleistet, wenn dieser im Falle einer den Grenzwert überschreitenden Drehzahl für einen definierten Zeitraum oder periodisch, jeweils nach offenen des Unterbrechers gezündet wird.
Da der elektrische Widerstand auch gut leitender Halbleiter den der geschlossene Unterbrecherkontakte übersteigt, erfolgt durch die erfindungsgemäße Maßnahme jeweils nur ein teilweiser Kurzschluß des Unterbrechers, so daß ein periodisches Signal an den Kontakten erhalten bleibt, das die Information über die jeweilige Ist-Drehzahl des Motors liefert. Zur Vergrößerung dieses Signals und zur Verbesserung des Signal-Störabstandes kann noch ein zusätzlicher Widerstand (9) in Reihe zum Thyristor geschaltet werden. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Informationsquelle und die Wirkungsstelle des Reglers identisch sind. Dadurch wird nicht nur jeder Eingriff in den Motor vermieden, sondern die gesamte Einrichtung kann -etwa bei nachträglichem Einbau - durch eine einzige Leitung (abgesehen von den Anschlüssen für die Versorgungsspannung) funktionsfähig mit der vorhandenen Zündanlage verbunden werden.
Beim Ersatz eines herkömmlichen elektronischen Drehzahlmessers durch einen Drehzahlmesser mit eingebautem Begrenzer ist überhaupt keine zusätzliche Zuleitung erforderlich, es genügt ein einfacher Austausch.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht weiterhin darauf, daß von der Spannung am Unterbrecher eine der Ist-Drehzahl entsprechende Größe abgeleitet wird und mit einer elektronisch erzeugten gleichartigen Größe verglichen wird, die der zulässigen Grenzdrehzahl entspricht, und daß die Zündung durch das Wirksamwerden des dem Unterbrecher parallelgeschalteten Halbleiters unterbrochen wird, sobald die Ist-Drehzahl den vorgegebenen Wert der Grenzdrehzahl übersteigt.
Anhand eines Beispiels, das durch die Figuren 1 - 2 verdeutlicht wird, soll nachfolgend die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzers im einzelnen beschrieben werden0 Die Zeichnungen stellen folgendes dar: Figur 1: das Blockschaltbild einer Schaltung mit einem dem Unterbrecher parallelgeschalteten Thyristor.
Figur 2: die zeitlichen Potentialverläufe an den in Figur 1 mit ua - Uf gekennzeichneten Stellen.
Außerhalb des gestrichelt umrandeten Teiles sind der Unterbrecher 1 und die Zündspule 2 einer Kfz-Zündanlage gezeichnet.
Der gestrichelt umrandete Teil zeigt die im folgenden beschriebene Schaltung.
Fig. 2a zeigt das am Unterbrecher 1 und am Eingang der monostabilen Kippstufe 4 anstehende Signal ua. Die monostabile Kippstufe 4 formt aus dem am Unterbrecher 1 anstehenden Signal Ua Impulse ub mit der konstanten Dauer T1 wie in Fig. 2b dargestellt, Mit den Abfallflanken von u b wird eine weitere monostabile Kippstufe 5 getriggert. Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 5 ist in Fig. 2c dargestellt. Die Impulsdauer T2 ist einstellbar zur Einstellung der zu begrenzenden Drehzahl. Die beiden Signale ub und uc werden auf ein logisches Gatter 6 gegeben, welches die Pausendauer z - T1 der Impulsfolge ub : f (t) mit der Impulsdauer T2 von uc = f (t) vergleicht, und bei Koinzidenz beider einen Impuls abgibt. Das Ausgangssignal ud = f (t) des logischen Gatters 6 ist in Fig. 2d dargestellt. Dieses Signal wird im Schaltungsteil 7 umgeformt in Zündimpulse ue = f (t) für den Thyristor 3 (5. Fig. 2e). Beim Anstehen eines Zündimpulses I3 leitet der Thyristor 3 und überbrückt den Unterbrecher 1, dadurch steigt die Hochspannung Uf (t) der Zündspule 2 nur noch auf den Wert U'H, welcher nicht mehrzur Zündung der Zündkerze ausreicht.
Die Impulsdauer des Impulses I3 muß bei manchen elektronischen Zündanlagen (z.B. Hochspannunskondensatorzündanlagen) mindestens etwas größer als die Zündfolgezeit t sein, da bei diesen Zündanlagen der Zündvorgang beim Öffnen des Unterbrechers nicht mehr gestoppt werden kann.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Begrenzung der maximalen Drehzahl von Benzinmotoren, mit Hilfe einer Vorrichtung zur Unterbrechung der Zündung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Oberschreiten der zulässigen Grenzdrehzahl der elektrische Widerstand eines dem Unterbrecher (1) parallelgeschalteten elektrisch steuerbaren Widerstandes vermindert wird, wobei die Amplituden (UH) der auf der Sekundärseite (21) des Zllndübertragers (2) entstehenden Spannungsimpulse auf für die Rundung unwirksame Werte (U1H) vermindert werden.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Unterbrecher (1) ein Thyristor (3) parallelgeschaltet ist, der bei Überschreiten der Grenzdrehzahl jeweils unmittelbar nach Öffnen des Kontaktes gezündet wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (ua) am Unterbrecher (1) in an sich bekannter Weise zur Ermittlung der Ist-Drehzahl einer elektronischen Schaltung (z.B. einer monostabilen Kippstufe (4)) zugeführt wird.
4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein der Ist-Drehzahl entsprechendes Signal (Ub) einer Drehzahl-Anzeigevorrichtung (8) zugeführt wird.
5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Ist-Drehzahl proportionale Zeitspanne (z.B. die Pausendauer (T - T)), mit einem durch eine elektronische Schaltung erzeugten Impuls (z.B. der Impulsdauer (T2)) verglichen wird, und daß die Zündung unterbrochen wird, sobald die Ist-Drehzahl den Wert der durch den Grenzwert bestimmten Grenzdrehzahl übersteigt.
6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß der, der Grenzdrehzahl entsprechende Grenzwert (z,B, Impulsdauer (T2)) einstellbar ist.
7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Öffnen des Unterbrechers (1) ein Impuls (I1) der Dauer T1 am Ausgang einer ersten monostabilen Kippstufe (4) ausgelöst wird, daß dessen abfallende Flanke ihrerseits jeweils einen Impuls (I2) der die Grenzdrehzahl bestimmenden Dauer T2 am Ausgang einer zweiten monostabilen Kippstufe (5) auslöst, und daß ein logisches Gatter (6) die Pausendauer (17- T1? der ersten Impulsfolge mit der Impulsdauer (T2) der zweiten Impulsfolge vergleicht, und daß jeweils bei Koinzidenz beider Impulse ein Impuls (I3) zur Zündung des Thyristors (3) erzeugt wird.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündimpuls des Thyristors (3) einem Impulsformer (7) entnommen wird.
9.) Vorrichtung zu den Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte zusätzliche Schaltung (3, 4 5, 6, 7), einschließlich der Drehzahl-Anzeigevorrichtung(8), eine mechanische Einheit bildet und im Bedienungsfeld des Fahrzeuges angeordnet ist.

L e e r s e i t e