DE2325479C3

DE2325479C3 - Verfahren und Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2325479C3
Application number: DE2325479A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 3001 Berenbostel Decker; Rudolf 3000 Hannover Mueller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-05-19
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1979-08-30
Also published as: FR2229870B1; GB1472184A; DE2325479A1; DE2325479B2; FR2229870A1; US3934563A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten, aus der DE-OS 21 35 703 bekannten Art

Zur Lösung des nicht nur für den einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine, sondern auch für die Verminderung des Anteils schädlicher Bestandteile in den Abgasen der Maschine wichtigen Problems der Einstellung des Zündzeitpunktes und damit des gegen einen festen Bezugszeitpunkt, bei einer Kolbenmaschir.c in der Rege' OT, gemessener· Zündw:rikc!s ist c:n Vsrfahren bekannt geworden, das unter Vermeidung zusätzlicher mechanischer Verstellglieder, wie Fliehkraftregler, auf digitalem Wege arbeitet Dieses aus der DE-PS 19 17 389 bekannte Verfahren arbeitet mit zwei Impulsfolgen, die synchron mit den periodischen Umdrehungen eines Teils der Brennkraftmaschine erzeugt werden. Dies wird bei der in der Patentschrift beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels einer rotierenden Zahnscheibe erreicht. Die Impulse einer der Impulsfolgen werden während eines vorgegebenen Zeitintervalls gespeichert, so daß am Ende dieses Zeitintervalls in einem Zähler als Integrationsergebnis eine Impulszahl gespeichert ist, die proportional der jeweiligen Drehzahl der Maschine ist. Außerdem werden bei dem bekannten Verfahren die Impulse einer zweiten, ebenfalls zu den Umdrehungen des Teils der Maschine synchron Impulsfolge solange gezählt und gespeichert, bis sich ein vorbt-stimmter Summenwert der beiden gespeicherten Impi'lszahlen ergibt. Sobald dieser vorbestimmte Summenwert erreicht ist, erzeugt das bekannte Verfahren ein zeitrichtiges Zündsignal.

Bei dem bekannten Verfahren ist es zumindest ohne erheblichen Aufwand nicht möglich, eine nichtlineare Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu realisieren. Diese Möglichkeit bietet dagegen das aus der genannten DE-OS 21 35 703 bekannte Verfahren, allerdings mit großem Aufwand. Dort wird nämlich ein Kondensator während des konstanten Winkelintervalis zwischen den Markierungen über Ableitungen mit einer zeitveränderlichen Größe bzw. mit zeitabhängig veränderlicher Integrationskonstante aufgeladen, dann über einen Transistor potentialmäßig verschoben und schließlich über einen weiteren Kondensator bis zur Gleichheit der Spannungen beider Kondensatoren entladen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung anzugeben, die diesen großen Nachteil vermeidet. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekenn-ο zeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs.

Bei der Erfindung wird also das am Ende des vorgegebenen konstanten Winkelintervalls, d. h. am Ende des drehzahlabhängigen Zeitintervalls, vorliegende Integrationsergebnis gleichsam abgetastet und stellt bereits diejenige elektrische Größe dar, die den Zündwinkel wiedergibt Dies beruht darauf, daß bei der Erfindung die dem Integrator zugeführte Spannung oder Impulszahl während des Zeitintervalls so geändert wird, daß bereits der zeitliche Verlauf des Integrationsergebnisses die nichtlinearen Zeitfunktion der vorgegebenen Drehzahlabhängigkeit des Zündwinkels entspricht Irgendeine weitere Integration oder dergleichen erübrigt sich also.

Bei einem analog arbeitenden Verfahren nach der Erfindung wird der Integrator mit einer elektrischen Spannung angesteuert, deren Amplitude bei vorgegebenen Drehzahlwerten geändert wird. Es ist aber auch möglich, bei diesen vorgegebenen Drehzahlwerten, die dann mittels eines Drehzahlmessers schnell erfaßt

jo werden müssen, die Integrationskonstante des Integrators ändernde Umschaltungen im Kreise des Integrators vorzunehmen.

Eine andere Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der Integrator ein lmpulszähler ist und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten !iiipuUfuigc arigcsicueri wird, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Impulszahlen innerhalb des Winkelintervalls geändert wird. Sobald also die im Impulszähler gespeicherte Impulszahl während des festen Winkelintervalls einen bestimmten Weri erreicht, erfolgt die Umschaltung auf eine höhere Frequenz, wobei Lage und Höhe dieser Frequenzsprünge oder Frequenzstufen durch den Verlauf der nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl gegeben sind. Hier erfolgt also letztlich eine Annäherung an den nichtlinearen Verlauf dieser Kurve durch ein Polygon.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch die

™ Merkmale des Anspruchs 2.

In aller Regel ist der Zündwinkel nicht nur von der Drehzahl der Maschine, sondern auch von der Belastung derselben abhängig. Diese Lastabhängigkeit läßt sich erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch berücksichtigen, daß das Integrationsergebnis im Sinne einer Differenzbildung mit einem lastabhängigen Signal verknüpft und das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt. Zu diesem Zweck kann nach Beendigung des Winkelinter-

^w> valls der Integrator mit einer von der Drehzahl unabhängigen Zeitkonstante entladen und bei Gleichheit seines Speicherwertes mit dem lastabhängigen Signal das Zündsignal erzeugt werden. Auch diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann

' ■ sowohl bei analoger als auch bei digitaler Arbeitsweise der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anordnung realisiert werden. Die drehzahlunabhängige Zeitkonstante kann beispielsweise bei digitaler Ausle-

gung der Anordnung durch Ansteuern des Impulszählers mit Impulsen einer konstanten Frequenz im rückwärts zählenden Sinne erzielt werden.

Bereits bei der Berücksichtigung der Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Maschine nimmt die Erfindung, wie dargelegt, eine Annäherung des nichtlinearen Verlaufs durch eine Polygonkurve vor. Das Entsprechende kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch bei der Lastabhängigkeit geschehen, indem das lastabhängige Signal durch einen Lastsensor in Stufen veändert wird, von denen jede Stufe eine Änderung der Einstellung des Zündwinkels um denselben Wert hervorruft. Hierzu kann ein weiterer Integrator in dem Winkelintervall mit einer weiteren elektrischen Größe angesteuert und diese und/oder seine Integrationskonstante durch den Lastsensor verändert werden; als lastabhängiges Signal wird dann das Integrationsergebnis im zweiten Integrator am Ende des Winkelintervalls benutzt. Auch hier läßt sich sowohl eine analoge als auch eine digitale Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einfachen Mitteln schaffen. Eine analoge Lösung sieht beispielsweise vor, daß der weitere Integrator mit einer weiteren elektrischen Spannung angesteuert wird, deren Amplitude bei vorgegebenen Lastwerten geändert wird. Ebenso gut kann der weitere Integrator aber auch ein weiterer Impulszähler sein und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten weiteren Impulsfolge angesteuert werden, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Lastwerte innerhalb des Winkelintervalls geändert wird. Die Lage dieser Frequenzsprünge ist analog wie bei der Drehzahlabhängigkeit gegeben durch den idealen Verlauf der Abhängigkeit des Zündwinkels von der Last der Maschine.

Diese ortsfesten Aufnehmer erzeugen beim Passieren der Markierungen Steuerimpulse oder -signale, die ihrerseits die Zuführung der elektrischen Größen zu den Integratoren veranlassen bzw. beenden. Die Markierungen können in einfacher Weise durch örtliche Materialsänderungen, also beispielsweise Stifte oder Löcher, in dem rotierenden Teil der Maschine gebildet sein. Beispielsweise können die Markierungen an der Schwungscheibe der Maschine vorgesehen sein, während die Aufnehmer getriebeflanschseitig an dem Kurbelgehäuse der Maschine angeordnet sind. Zweckmäßigerweise werden die Markierungen und die Aufnehmer auf demselben Radius liegen. Die Tatsache, daß die Markierungen nur in geringer Anzahl vorhanden sein müssen — zur Definition des konstanten Winkelintervalls genügen zwei Markierungen —, macht eine Urnkonstruktion ohnehin vorhandener Maschinenteile zur Bildung der Markierungen überflüssig. Auch brauchen keine zusätzlichen bewegten Teile, wie beispielsweise eine Zahnscheibe, vorgesehen zu werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erwähnten beiden Markierungen, soweit es sich um eine Kolbenmaschine handelt, 80° bzw. 40° vor OT, bezogen auf die Aufnehmer, angeordnet. Was Zahl und Anordnung der Aufnehmer betrifft, so richten sie sich nach der Zahl der Zündzeitpunkte der Maschine. Handelt es sich um eine Vierzylindermaschine, bei der jeweils zwei Zylinder gleichzeitig münden, so wird man zwei Aufnehmer um 180° gegeneinander und um 90° gegen OT versetzt anordnen. Die Markierungen sind dann beiden Paaren von jeweils gleichzeitig zündenden Zylindern Tugeordnet.

Es kann zweckmäßig sein, eine dritte Markierung an dem rotierenden Teil derart anzuordnen, daß sie bei Ausfall der übrigen Teile der Anordnung eine Notzündung, bei einer Kolbenmaschine im OT, hervorruft.

Verständlicherweise läßt sich eine Vielzahl von Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeben. Wenn daher im folgenden auf eine spezielle digital arbeitende Anordnung eingegangen wird, soll dies keine Beschränkung der Erfindung bedeuten.

ίο Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an einen Oszillator konstanter Frequenz ein erstes die Frequenz der von dem Oszillator erzeugten Impulse herauf- oder herabtransformierendes Netzwerk angeschaltet ist, das

i", sowohl auf einen ersten impulszähler arbeitet als auch von ihm zur Erzeugung der Frequenzänderungen beim Erreichen der vorgegebenen Impulszahlen Umschaltsignale erhält, und daß dem ersten Impulszähler zur Auswertung des Integrationsergebnisses über das erste Netzwerk nach Umschaltung durch das von der zweiten Markierung erzeugte Steuersignal Impulse mit einer konstanten Auswertefrequenz zugeführt werden. Hier erfolgt also die Erzeugung der Impulse mittels eines Oszillators, beispielsweise eines Quarzoszillators, um

2^r> die erforderliche Genauigkeit der Zündzeitpunktverstellung in einem großen Temperaturbereich und über lange Betriebszeiten sicherzustellen. Einer Abnutzung unterworfene mechanische Teile sind vermieden, zumal auch das Zusammenwirken der Markierungen mit den Aufnehmern ohne mechanische Berührung, allein durch Annäherung und Entfernen der Markierungen von den Aufnehmern, erfolgt.

Die Änderung der Frequenz der dem Impulszähler zugeführten Impulse zur Berücksichtigung der Dreh-

sj zahlabhängigkeit erfolgt in einfacher Weise durch Umschaltungen innerhalb des Netzwerks, wobei diese Umschaltungen zweckmäßigerweise über elektronische Schalter bekannter Bauart vorgenommen werden.

Zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit de!

■«ι Zündwinkels wird man die Anordnung so erweitern, daC an den Oszillator ein zweites, die Frequenz der von derr Oszillator erzeugten Impulse herauf- oder herabsetzen des Netzwerk angeschaltet ist, das von dem Lastsensoi Umschaltsignale zur Erzeugung der Frequenzänderun

4"> gen bei den vorgegebenen Lastwerten erhält unc ausgangssekig mit einem zweiten Impulszähler verbun den ist, und daß beide Impulszähler auf ein« Vergleichsschaltung arbeiten, die dann das Zündsigna erzeugt, wenn in dem ersten Impulszähler da;

·>" Integrationsergebnis durch die Impulse mit dei Ausweriefrcqucnz auf einen von dem !astabhängiger Signal abhängigen Wert verändert ist Die Impulserzeu gung für die Drehzahlabhängigkeit und die Lastabhän gigkeit erfolgt also in demselben Oszillator, und es sine

■ν. zwei Netzwerke vorgesehen, um aus dieser einer erzeugten Impulsfrequenz die sowohl bei der Berück sichtigung der Drehzahlabhängigkeit als auch be derjenigen der Lastabhängigkeit erforderlichen ver schiedenen Frequenzen abzuleiten. Bei einer ausgeführ

··" ten Anordnung hat sich ein Oszillator mit eine Frequenz von 1 MHz bewährt, und zur Berücksichti gung der Drehzahlabhängigkeit sind drei Umschaltun gen vorgesehen, nämlich bei etwa 4000 U/min au 200 kHz, bei etwa 1550 U/min auf etwa 500 kHz und be

'■■ etwa 1150 U/min auf etwa 83OkHz. Im Rahmen de Lastabhängigkeit sind bei dieser ausgeführten Anord nung zehn Stufen von jeweils 12,5 kHz vorgeseher wobei jede dieser Frequenzstufen eine Änderung de

Zündwinkels um ein Grad Kurbelwellenwinkel bewirkt.

Weiterhin ist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung so ausgelegt, daß die zweite Markierung eine Umschaltung des ersten Impulszählers auf Rückwärtszählung (für die Impulse mit der Auswertefrequenz) verursacht und die Vergleichsschaltung das Zündsignal bei Gleichheit beider Impulszählerstände erzeugt. Natürlich ist es grundsätzlich auch möglich, nach Beendigung des konstanten Winkelintervalls eine Aufwärtszählung mit dem ersten Impulszähler vorzunehmen, jedoch wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Schaltung besonders einfach.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, von denen die F i g. 1,2 und 3 teils in Ansicht, teils im Seitenschnitt Anordnung und Ausbildung der Markierungen sowie der Aufnehmer erkennen lassen. Fig.4 ist das Blockschema der in F i g. 5 im einzelnen dargestellten Schaltung, während die F i g. 6 und 7 das theoretische Prinzip der Erfindung zusammenfassen.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist dort die Getriebeflanschseite eines Kurbelgehäuses 1 wiedergegeben, auf dem zwei Aufnehmer 2 und 3 diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Aufnehmer sind in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise als Annäherungsschalter ausgebildet. Auch der weitere Aufbau des Kurbelgehäuses interessiert hier nicht, da es genügt, wenn dieses die Möglichkeit zur Befestigung der Annäherungsschalter bietet.

Die F i g. 2 und 3 zeigen in einem senkrechten Schnitt und in Vorderansicht die Schwungscheibe 4 der Brennkraftmaschine, die auf demselben Radius wie die Aufnehmer 2 und 3 in diesem Ausführungsbeispiel drei Markierungen 5; 6 und 7 trägt. Beim Betrieb der Maschine werden also die Markierungen 5, 6 und 7 in dieser Reihenfolge an den beiden Aufnehmern 2 und 3 vorbeibewegt und erzeugen in diesen Signale. Diese Signale sind um 180° Kurbelwellenwinkel gegeneinander versetzt, so daß sie zwei Zündzeitpunkte definieren, die ebenfalls um 180° Kurbelwellenwinkel gegeneinander versetzt sind. Demgemäß dienen die Aufnehmer 2 und 3 jeweils zur Erzeugung von Zündsignalen für Zylinder der Maschine, die zum selben Zeitpunkt gezündet werden.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, sind die Markierungen 5,

6 und 7 in diesem Ausführungsbeispiel durch in die Schwungscheibe 4 eingelassene Stifte gebildet. Grundsätzlich wäre es auch möglich, statt der durch die Stifte gebildeten örtlichen Materialanhäufungen Löcher oder Vertiefungen in der Schwungscheibe 4 als Markierungen zu verwenden.

Die Markierungen sind in diesem Ausführungsbeispiel in einem gegenseitigen Abstand von 40° Kurbelwellenwinkel angeordnet, so daß also Markierung 5 80°, Markierung 6 40° vor OT liegen. Markierung

7 liegt unmittelbar auf der Winkelstellung OT; sie stellt lediglich eine Notmarkierung dar, die eine Zündung bei OT hervorrufen soll, wenn die übrigen Teile der Zündverstellanordnung ausgefallen sind.

In dem Blockschaltbild der Fig.4 finden sich die Aufnehmer 2 und 3 wieder, während die Markierungen 5, 6 und 7 hier nicht dargestellt sind. Die durch die Markierungen in den Aufnehmern 2 und 3 erzeugten Signale gelangen über jeweils einen Speicher 10 und 11 zu einer den Aufnehmern ebenfalls individuell zugeordneten Zündeinrichtung 12 bzw. 13 und bewirken dort eine Freigabe nur einer der beiden Zündvorrichtungen 12 und 13, da, wie eingangs dargelegt, die Markierungen 5 bis 7 beiden Aufnehmern 2 und 3 und damit allen Zylindern zugeordnet sind.

Die übrigen Teile der in Fig.4 dargestellten Schaltung sind aber beiden Aufnehmern 2 und 3 gemeinsam zugeordnet. Da es sich hier um eine digitale Anordnung handelt, sind die Integratoren als Impulszähler ausgebildet. Hier sind zwei Impulszähler 14 und 15 vorgesehen, von denen der erste Impulszähler 14 zur

ίο Berücksichtigung der Drehzahlabhängigkeit und der zweite Impulszähler 15 zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit des Zündwinkels dient. Zur Erzeugung der Impulse dient ein 1 MHz-Oszillator 16, dem ein erstes Netzwerk 17 und ein zweites Netzwerk 18 nachgeschaltet sind. Diese beiden Netzwerke sind in diesem Ausführungsbeispiel umschaltbare Frequenzteiler, wobei das erste Netzwerk 17 zur Erzeugung der die Drehzahlabhängigkeit berücksichtigenden Frequenzänderungen und das zweite Netzwerk 18 zur Erzeugung der die Lastabhängigkeit berücksichtigenden Frequenzänderungen dienen. Wie durch die Schalteinheit 19 angedeutet, wird der Frequenzteiler 18 von einem an sich bekannten Lastsensor, beispielsweise einer Unterdruckdose im Saugrohr, umgeschaltet. Demgegenüber erfolgt die Umschaltung innerhalb des Frequenzteilers 17, wie durch die Leitung 20 angedeutet, von dem ihm zugeordneten ersten Impulszähler 14 her, nämlich dann, wenn durch Erreichen einer bestimmten Impulszahl an dem ersten Impulszähler 14 innerhalb des konstanten Winkelintervalls angezeigt wird, daß ein vorbestimmter Drehzahlwert überschritten wird.

Beide Zähler 14 und 15 zählen zunächst innerhalb des konstanten Winkelintervalls, das in F i g. 3 gegeben ist durch den Winkel zwischen den beiden Markierungen 5

i^r> und 6. Die Aufwärtszählung beider Zähler 14 und 16 wird beendet durch ein in den Aufnehmern 2 und 3 von der zweiten Markierung hervorgerufenes Signal. Während aber beim Zähler 15 jede weitere Zählung nunmehr unterbleibt, erfolgt in dem hier angenomme-

-tn nen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung eine Umschaltung des ersten Impulszählers 14 auf Rückwärtszählung mit einer konstanten Impulsfrequenz, beispielsweise 500 kHz, die durch Umschaltung in dem ersten Frequenzteiler 17 gewonnen wird. Die

^v> jeweils in beiden Zählern 14 und 15 gespeicherten Impulszahlen werden der Vergleichsschaltung 21 zugeführt, die dann an die Zündeinrichtungen 12 und 13 das Zündsignal abgibt, wenn der Stand des Impulszählers 14 durch Rückwärtszählung der Impulse mit der

5" konstanten Auswertefrequenz identisch geworden ist mit dem Zählerstand des zweiten Impulszählers 15. Damit ist der Zündwinkel also bestimmt durch die Differenz zwischen dem gegebenenfalls nicht linear von der Drehzahl abhängigen Stand des Impulszählers 14 und dem ebenfalls möglicherweise nicht linear von der Last abhängigen Zählerstand des zweiten Impulszählers 15.

An dieser Stelle sei ergänzt, daß verständlicherweise auch weitere Einflußgrößen aufgeschaltet werden

^b» können. Beispielsweise kann man daran denken, bei Kaltstart in Abhängigkeit von der Motortemperatur eine Verschiebung der Verstellcharakteristik der Anordnung für die Zündwinkelverstellung in Richtung Spät- oder Frühzündung vorzunehmen.

^f'5 Betrachtet man nun die ausgeführte Schaltung gemäß F i g. 5, so sind in dieser Figur dieselben Bezugszeichen wie bisher verwendet. Im übrigen arbeitet die Schaltung wie folgt:

Sobald die erste Markierung 5 (siehe Fig.3) beispielsweise an dem als Annäherungsschalter ausgebildeten Aufnehmer 2 vorbeibewegt wird, gibt dieser Aufnehmer einen Impuls an den Operationsverstärker 22 ab, der über den Schmidt-Trigger 23 und das ·> Exklusiv-Oder-Gatter 24 in das den Speicher 10 darstellende Schieberegister gelangt. Über die Gatter 25 und 26 und die Transistoren 27, 28 und 29 setzt der Speicher 10 vorbereitend die Zündspule 30 unter Spannung. Die den ersten und zweiten Impulszähler 14 bzw. 15 bildenden Zähler 34 bis 37 bzw. 31, 32 und 33 sind zurückgestellt durch den letzten Zündimpuls.

An dieser Stelle sei lediglich darauf hingewiesen, daß die andere Zündeinrichtung 13, die also um 180° Kurbelwellenwinkel gegenüber den von der Zündspule 30 erzeugten Impulsen versetzte Zündimpulse erzeugen soll, identisch aufgebaut ist wie die Zündeinrichtung 12.

Der erste Impulszähler 14 enthält in diesem Ausführungsbeispiel vier Zähler 34 bis 37, die ebenfalls über den als Schieberegister ausgeführten Speicher 10 angesteuert werden. Sobald nämlich, wie eben angedeutet, das erste Signal von dem Aufnehmer 2 gekommen ist, läßt der Speicher 10 in die Zähler 34 bis 37 Impulse mit einer ersten Frequenz einlaufen. Diese Impulse werden aus einer Impulsfolge abgeleitet, die in dem Quarzoszillator 16 gewonnen sind. Sobald eine vorgegebene Impulszahl in dem Speicher 14 erreicht ist, erfolgt über den Frequenzteiler 17 eine Frequenzumschaltung, so daß in dem ersten Impulszähler 14 nunmehr eine weitere Zählung, aber mit anderer Frequenz, erfolgt. Diese Umschaltung wird in der Regel mehrfach erfolgen, damit eine möglichst gute Annäherung der erzielten Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl an die optimale Kurve erfolgt.

Nach einer Drehung der Schwungscheibe um 40° « Kurbelwellenwinkel wird die zweite Markierung 6 wirksam und ruft ein zweites Signal in dem Annäherungsschalter 2 hervor. Auch dieses Signal gelangt über den Operationsverstärker 22, den als integrierter Schaltkreis ausgeführten Schmidt-Trigger 23 und das ^o Exklusiv-Oder-Gatter 24 zu dem Schieberegister 10, das nunmehr den Oszillator auf die konstante Auswertefrequenz schaltet und gleichzeitig die Zähler 34 bis 37 auf Rückwärtszählung umschaltet.

Zur Gewinnung eines lastabhängigen Zählwertes betätigt eine an das Saugrohr angeschlossene Unterdruckdose 38 den zehnstufigen, nach einem Code arbeitenden Schalter 19, der im Ansteuerkreis der vier Gatter 39 bis 42 liegt, die ihrerseits den Frequenzteiler 18 bilden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung so des Schalters wird also eine bestimmte Impulsfrequenz dem zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit dienenden Impulszähler IS zugeführt Wie bereits erläutert, sind die einzelnen Frequenzstufen so gewählt, daß jede eine Änderung der Lage des Zündzeitpunktes um eine « Einheit des Zündwinkels, also beispielsweise ein Grad, bewirkt

Auch die Arbeitszeit des zweiten Impulszählers 15 ist auf den konstanten Winkelbereich begrenzt Sobald also die zweite Markierung 6 (vergleiche Fig.3) am «· Aufnehmer 2 vorbeibewegt wird und dort ein Signal erzeugt, wird eine weitere Zählung im Impulszähler 15 unterbunden.

Beide Impulszähler 14 und 15 arbeiten auf die Vergleichsschaltung 21, die mit mehreren Gattern ·»■> ausgerüstet ist, von denen die mit 43 bis 52 bezeichneten Gatter den eigentlichen Vergleich der gespeicherten imDulszahlen vornehmen und die mit 53 bis 58 bezeichneten Gatter dann das der Impulsaufbereitung dienende Monoflop 59 ansteuern, wenn durch die Rückwärtszählung der erste Impulszähler 14 einen Zählerstand erreicht hat, der identisch mit dem gespeicherten Zählerstand des zweiten Impulszählers 15 ist.

Der eigentliche Zündfunken wird dadurch erzeugt, daß das Schieberegister 10 über die Transistoren 27, 28 und 29¹ die Zündspule 30 von der Spannung abschaltet.

Wird die Markierung 7 (vergleiche F i g. 3) wirksam, so bewirkt sie eine Zündung bei OT dann, wenn die elektronische Zündeinrichtung ausfällt. Die Zündspule 30 wird dann über das Schieberegister 10 (oder 60, sofern der zweite Aufnehmer 3 in Betracht kommt) von der Batteriespannung getrennt und erzeugt dadurch bei OT den Zündfunken.

Der Schmitt-Trigger 23a hat die Aufgabe, beim Einschalten der Zündanordnung, d. h. dann, wenn die Aufnehmer 2 und 3 zwischen den Markierungen 5,6 und 7 (vergleiche Fig.3) stehen, ein vorprogrammiertes Setzen der Schieberegister 10 und 60 vorzunehmen.

Betrachtet man nun die Diagramme nach den F i g. 6 und 7, so geben sie nochmals in Zusammenfassung das Prinzip der Erfindung wieder.

In F i g. 6 ist der Verlauf der gespeicherten Impulszahl s in den beiden Impulszählern über der Zeit t angegeben. Betrachtet man eine bestimmte Drehzahl, so ist der durch die beiden ersten Markierungen 5 und 6 (vergleiche F i g. 3) gegebene konstante Winkelbereich darstellbar durch einen konstanten Zeitbereich a. Es sei aber darauf hingewiesen, daß dies nur für einen bestimmten Drehzahlwert gilt. Der Zündwinkel ζ ist bestimmt durch diesen Intervallwert a und den weiteren Wert b, der durch die Aufladungen der beiden Impulszähler am Ende des Intervalls a gegeben ist.

Die drehzahlabhängige Aufladung des ersten Impulszählers 14 (vergleiche F i g. 4) erfolgt zunächst gemäß dem Verlauf 70, bis im Punkt 71 eine Impulszahl s 1 gespeichert ist. Das bedeutet, daß ein bestimmter Drehzahlwert η 1 (siehe F i g. 7) erreicht ist, in dem gemäß der Abhängigkeit des Zündwinkels ζ von der Drehzahl η eine Abweichung von der linearen Kurve vorliegt. Zur Berücksichtigung dieser Nichtlinearität d. h. zur Abbildung des Verlaufs der Kurve ζ über η in dem Diagramm nach Fig.6, erfolgt nunmehr die Umschaltung auf eine andere Impulsfrequenz, wodurch sich eine in diesem Ausführungsbeispiel steilere Aufladekurve 72 ergibt Diese Umschaltung wird in der Regel mehrfach erfolgen, so daß der Verlauf von 5 innerhalb des Intervalls a gleichsam ein Polygon darstellt

Am Ende des Intervalls a, d. h. beim Wirksamwerden der zweiten Markierung 6, erfolgt nunmehr die anhand Fig.5 beschriebene Verknüpfung der beiden Impulszähler, und es erfolgt solange eine Rückwärtszählung am ersten Impulszähler, bis Gleichheit der beiden gespeicherten Impulszahlen vorliegen. Diese Rückwärtszählung wird durch den Kurvenast 73 in Fig.6 angedeutet; sobald dieser in diesem Falle die Linie schneidet, die der im zweiten Impulszähler gespeicherten Impulszahl entspricht, liegt die erwähnte Bedingung für die Erzeugung des Zündimpulses vor, so daß dieser um den Frühzündungswinkel ζ gegen OT versetzt erzeugt wird.

Wie diese Betrachtung zeigt, ist unter der nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl im Sinne der Erfindung auch eine einen Knick aufweisende Kurve zu verstehen. Die Anwendung der Erfindung ist

nicht auf Hubkolbenmaschinen beschränkt, sonder auch bei Kreiskolbenmaschinen und immer dann möglich, wenn ein Zündzeitpunkt drehzahlabhängig eingestellt werden muß. Grundsätzlich ist es verständlicherweise auch möglich, die Lastabhängigkeit nicht in Stufen, sondern kontinuierlich zu berücksichtigen. Auch hier kann eine analoge elektrische Größe, also beispielsweise eine Spannungsamplitude, einem Integrator zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der Last kontinuierlich oder in Sprüngen geändert wird. Zur Gewinnung einer kontinuierlich mit Änderungen der Last geänderten elektrischen Größe kann man beispielsweise ein Hitzdrahtelement im Ansaugrohr der

Brennkraftmaschine vorsehen, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Ansauggeschwindigkeit ändert und der demgemäß ein Anzeichen für die Betriebsweise der Maschine ist. Schließlich sind Vereinfachungen der als Ausführungsbeispiele der Erfindung angegebenen Schaltungen möglich, beispielsweise in der Weise, daß die beiden Zähler zu einem einzigen Zähler zusammengefaßt werden, der über eine ihm eingangsseitig zugeordnete Verknüpfungsschaltung wahlweise mit den beiden elektrischen Größen, also bei einer digitalen Anordnung mit den beiden Impulsreihen, beaufschlagt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei dem ein durch Markierungen auf einem rotierenden Teil der Maschine vorgegebenes konstantes Winkelintervall in ein drehzahlabhängiges Zeitintervall umgesetzt wird über ortsfeste Aufnehmer, die während der Dauer des drehzahlabhängigen Zeitintervalls einen Integrator mit einer elektrischen Größe ansteuern, wobei die elektrische Größe und/oder die Integrationskonstante des Integrators sich während des drehzahlabhängigen Zeitintervalls zeitabhängig ändern, so daß der zeitliche Verlauf des Integrationsergebnisses währerd des drehzahlabhängigen Zeitintervalls eine nichtlineare Zeitfunktion darstellt, deren am Ende des Zeitintervalls vorliegender Momentanwert erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bereits die den zeitlichen Verlauf des Integrationsergebnisses darstellende nichtlineare Zeitfunktion der vorgegebenen Drehzahlabhängigkeit des Zündwinkels entspricht.

2. Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei der auf einem rotierenden Maschinenteil in definierter Lage bezüglich einer Betriebsphase, bei einer Kolbenmaschine vorzugsweise OT, zwei Markierungen in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der ein vorgegebenes konstantes Winkelintervall definiert, und diesen als Annäherungsschalter ausgebildete ortsfeste Aufnehmer zugeordnet sind, die unter Umsetzung des konstanten Winkelintervalls in ein drehzahlabhängiges Zeitintervall während dessen Dauer Steuersignalc an

zn Ausgangen erzeugen, ar

Integratoren in durch die Zahl der unterschiedlichen Zündzeitpunkte der Maschine gegebener Anzahl angeschlossen sind, die ihrerseits verbunden sind mit Netzwerken zur zeitabhängigen Änderung der Steuersignale und/oder der Integrationskonstanten der Integratoren und denen Mittel zur Erzeugung von Zündsignalen in zeitlicher Abhängigkeit von dem Momentanwert des Integrationsergebnisses am Ende des Zeitintervalls nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die Netzwerke (17) derart ausgelegt sind, daß bereits die den zeitlichen Verlauf des Integrationsergebnisses darstellende nichtlineare Zeitfunktion der vorgegebenen Drehzahlabhängigkeit des Zündwinkels entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren mit elektrischen Spannungen angesteuert werden, deren Amplitude sich bei vorgegebenen Werten (s 1) des Integrationsergebnisses (s) ändert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren Impulszähler (14) sind und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten Impulsfolge angesteuert werden, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Impulszahlen (s 1) im Impulszähler (14) geändert wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsergebnis (s) im Sinne einer Differenzbildung mit einem lastabhängigen Signal verknüpft und das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Zeitintervalls (s) die Integratoren (14) mit vorgegebener drehzahlunabhängiger Zeitkonstante entladen und bei Gleichheit ihrer Speicherwerte mit dem lastabhängigen Signal das Zündsignal erzeugt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lastabhängige Signal durch einen Lastsensor (19) in Stufen verändert wird, von denen jede Stufe eine Änderung der Einstellung des Zündwinkels (Z)um denselben Wert hervorruft

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Integrator (15) in dem Zeitintervall (a) mit einer weiteren elektrischen Größe angesteuert und diese und/oder seine Integrationskonstante durch den Lastsensor (19) verändert wird, und daß als lastabhängiges Signal das Integratioiisergebnis am Ende des Zeitintervalls (^benutzt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Integrator mit einer weiteren elektrischen Spannung angesteuert wird, deren Amplitude bei vorgegebenen Lastwerten geändert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Integrator ein weiterer Impulszähler (15) ist und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten weiteren Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Lastwerte geändert wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (S, 6) durch örtliche Materialänderungen an dem rotierenden Teil (4) gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 1!, dadurch gekennzeichnet, daß die markierungen (5, 6) an der Schwungscheibe (4) der Maschine vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (2, 3) getriebeflanschseitig an dem Kurbelgehäuse (1) der Maschine angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kolbenmaschine die beiden Markierungen (5, 6) 80° bzw. 40° vor OT, bezogen auf die Aufnehmer, angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Markierung (7) derart angeordnet ist, daß sie bei Ausfall der übrigen Teile der Anordnung eine Notzündung hervorruft.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10 und 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Oszillator (16) konstanter Frequenz ein erstes, die Frequenz der von dem Oszillator (16) erzeugten Impulse herauf- oder herabtransformierendes Netzwerk (17) angeschaltet ist, das sowohl auf einen ersten Impulszähler (14) arbeitet als auch von ihm zur Erzeugung der Frequenzänderungen beim Erreichen der vorgegebenen Impulszahlen (s 1) Umschaltsignale enthält, und daß dem ersten Impulszähler (14) zur Auswertung des Integrationsergebnisses über das erste Netzwerk (17) nach Umschaltung durch das von der zweiten Markierung (6) erzeugte Steuersignal Impulse mit einer konstanten Auswertefrequenz zugeführt werden.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 16,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Oszillator (16) ein zweites, die Frequenz der von dem Oszillator (16) erzeugten Impulse herauf- oder herabsetzendes Netzwerk (18) angeschaltet ist, das von dem Lastsensor (38) Umschaltsignale zur Erzeugung der Frequenzänderungen bei den vorgegebenen Lastwerten erhält und ausgangsseitig mit dem weiteren Impulszähler (15) verbunden ist, und daß beide Impulszähler (14, 15) auf eine Vergleichsschaltung (21) arbeiten, die dann das Zündsignal erzeugt, wenn in dem e-sten Impulszähler (14) das Integrationsergebnis durch die Impulse mit der Auswertefrequenz auf einen von dem lastabhängigen Signal abhängigen Wert veränderi isL

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich als zweite wirksam werdende Markierung (6) eine Umschaltung des ersten Impulszählers (14) auf Rückwärtszählung verursacht und die Vergleichsschaltung (21) das Zündsignal bei Gleichheit beider ImpuLzählerstände erzeugt.