DE2352941C2

DE2352941C2 - Verfahren und Einrichtung zur Auslösung eines Impulses innerhalb eines Verstellbereiches einer Antriebsmaschine

Info

Publication number: DE2352941C2
Application number: DE2352941A
Authority: DE
Inventors: Georg 8431 Berg Haubner; Werner 2540 Schwabach Meier; Jürgen Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Wesemeyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB1488516A; DE2352941A1; US3919987A; JPS5073032A; FR2248726A5

Description

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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE-OS 22 56 562 bekannt, bei der ebenfalls eine Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit mehrerer Parameter vorgenommen wird. Hierzu sind jedoch zwei Geberanordnungen zur Steuerung erforderlich, wobei die eine aus einem rotierenden Zahngeber besteht und die andere die Bezugsmarken liefert (Taktgeber). Aus der DE-AS 12 09 361 ist zwar eine Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung bekannt, die nur mit einem einzigen Aufnehmer auskommt, jedoch ist dort keine Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit mehrerer Betriebsparameter möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-OS 22 56 562 bekannte Verfahren zur Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit mehrerer Parameter so weiterzubilden, daß eine sehr einfache Geberanordnung mit einem einzigen Aufnehmer eingesetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen .des Hauptanspruchs löst diese Aufgabe und hat den Vorteil, daß durch die Verwendung eines einzigen Aufnehmers eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung erzielbar ist, ohne daß auf eine komfortable und exakte Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit mehrerer Parameter verzichtet werden muß. Dies ist vor allem auch deshalb wichtig, da durch die fortwährend strenger werdenden Abgasvorschriften der exakten Einstellung des Zündzeitpunktes bei jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine besondere Bedeutung zukommt. Trotz einer sehr einfachen Anordnung ist es möglich, die von Betriebsparametern, wie z. B. der Drehzahl, der Temperatur, dem Unterdruck, der Last usw. abhängige Impulsfolge in einem weiten Bereich zu verändern und dadurch jede gewünschte Verstellkennlinie zu erzeugen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Zudem ist in den Ansprüchen 3 bis 6 eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur rein digitalen Bestimmung des Zündverstellwinkels,

F i g. 2 ein Impulsdiagramm zur Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Fig.3 eine Zählscheibe mit einem Markenfeld zur Auslösung der Geberimpulse und

F i g. 4 eine einzelne Zündverstellkennlinie mit einem stellen Anstieg.

In Fig. 1 ist die Kurbelwelle 10 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine mit einer Zählscheibe 11 starr gekuppelt, die an Teilen ihres Umfanges bestimmte Mittel wie z. B. Zähne 12 zur Impulsauslösung in einem Geber 13 besitzt. Ein Ausgang 14 des Gebers 13 ist über eine !mpulsformerstufe 15 mit einem Zähleingang 16 eines Zählers 17 verbunden. Ein zweiter Ausgang 18 des Gebers 13 ist mit einem Eingang 19 einer Impuls-Triggerstufe 20 mit den Ausgängen 21, 22 und 23 gekoppelt. Der Ausgang 22 führt zu einem Eingang 25 einer Torstufe 26 mit den weiteren Eingängen 27 und 28 und einem Ausgang 29. Dieser Ausgang 29 führt zu einem Zähleingang 31 eines Zählspeichers 32. Der Ausgang 33 des Zählspeichers 32 steht dabei mit einem Eingang 38 eines Vergleichers 40 in Verbindung und ein Ausgang 37 des Zählers 17 mit einem weiteren Eingang 39 des Vergleichers 40. Der Ausgang 41 dieses Vergleichers 40 steht mit einem Eingang 42 einer Triggerstufe 43 in Verbindung, an deren Ausgang 44 eine bekannte Zündanlage 46 mit — der Einfachheit halber — nur einer Zündkerze 47 angeschlossen ist. Zu einem zweiten Eingang 45 der Triggerstufe 43 führt eine Leitung von einem Ausgang 48 einer Nullerkennungsstufe 49. Diese Nullerkennungs-

stufe 49 steht über ihren Eingang 50 mit dem Ausgang 23 der Impulstriggerstufe 20 in Verbindung. Ein weiterer

Eingang 51 der Nullerkennungsstufe 49 ist mit einem

Γ: Ausgang 35 des Zählspeichers 32 gekoppelt Von einem

^: weiteren Ausgang 34 des Zählspeichers 32 führt eine

Leitung 53 zu einer Begrenzerstufe 54, deren Ausgang

55 auf einen Eingang 56 eines Frequenzgenerators 57

; geschaltet ist Während ein zweiter Eingang 58 des

Frequenzgenerators 57 mit einem ersten Verstellgiied

60 in Verbindung steht das z. B. für den Unterdruck ρ

;> die Werte für die Verstellung liefert, ist ein Ausgang 59

IJ des Frequenzgenerators 57 mit einem Eingang 28 der

Iv Torstufe 26 gekoppelt An einem weiteren Eingang 27

U der Torstufe 26 ist der Ausgang 62 eines Torzeitgliedes '; 63 angeschlossen, dessen Eingang 64 mit einem zweiten

Verstellglied 65 in Verbindung steht In diesem zweiten Verstellglied kann z. B. die Temperatur erfaßt werden.

Ein zweiter Eingang 66 des Torzeitgliedes 63 ist darüber

S hinaus mit einem Ausgang 24 der Impuls-T-iggerstufe 20 verbunden.

Eine Löschstufe 70 ist mit ihrem Eingang 71 am Ausgang 21 der Impuls-Triggerstufe 20 angeschlossen und ihre beiden Ausgänge 72 und 73 sind mit einem Reset-Eingang 75 des Zählers 17 bzw. dem Reset- und Umspeichereingang 76 des Zählspeichers 32 verbunden. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 dienen die Impulsdiagramme 2.1 bis 2.10 der Fig.2. Sämtliche Impulsdiagramme haben dabei den gleichen Zeitmaßstab. Das Impulsdiagramm 2.1 zeigt das Ausgangssignal des Gebers 13. Es wird durch die impulsauslösenden Zähne 12 auf der in Pfeilrichtung umlaufenden Zählscheibe 11 erzeugt, die fest mit der Kurbelwelle 10 gekoppelt ist. Das Ausgangssignal der Impulsformerstufe 15 ist in 2.2 dargestellt und zeigt die positiven Halbwellen des Wechselspannungsanteiles ' des Gebersignales 2.1 in einer Rechteckform.

Die Impuls-Triggerstufe 20 bestimmt den Gleichspannungsanteil des Gebersignales 2.1 und ihr Ausgangssignal am Ausgang 22 ist in 2.3 dargestellt. Sowohl die Länge der Impulsfolge 2.2 mit konstanter Impulsanzahl als auch das Ausgangssignal der Impuls-Triggerstufe 20 nach 2.3 sind drehzahlabhängig. Demgegenüber wird in einem Torzeitglied 63 ein frei wählbarer Gleichspannungsimpuls 2.4 mit konstanter Länge erzeugt und über einen Eingang 27 der Torstufe 26 zugeführt. Der Gleichspannungsimpuls 2.4 geht dabei in negative Richtung und er beginnt jeweils bei dem Anfang des Gebersignals nach 2.1. In der Torstufe 26 werden diese beiden Signale 2.3 und 2.4 addiert und während des daraus gebildeten Torsignals 2.5 bzw. der Torzeit kann jeweils eine Folge von Impulsen aus dem Frequenzgenerator 57 auf den Zähleingang 31 des Zählspeichers 32 durchgeschaltet werden. Das Signal an diesem Zähleingang 31 ist im Impulsdiagramm 2.6 dargestellt. Im Zählspeicher 32 erfolgt mit jedem Ende des Ausgangssignals 2.3 der Impuls-Triggerstufe 20 über die Löschstufe 70 eine Umspeicherung des Zählergebnisses aus einem Zählerteil in einen Speicherteil des Zählspeichers 32 und direkt im Anschluß daran wird der Zählerteil wieder auf Null zurückgestellt. Im Speicherteil selbst überschreibt dabei jeder neue Zahlenwert den Inhalt des vorangegangenen. Bei einer am Zähleingang 31 anliegenden Impulsfolge nach 2.6 mit einer konstanten Impulsanzahl bleibt z. B. der Speicherinhalt laufend konstant. Im Speicherteil steht daher jeweils der maximale Zählerstand von dem während der vorangegangenen Periode am Zähleingang 31 aufgetretenen Signal.

Der Inhalt des Speicherteils vom Zählspeicher 32 liegt in jedem Augenblick an einem Eingang 38 des Vergleichers 40 an. Im Zähler 17 werden nur jeweils die Impulsfolgen 22 aus der Impulsformerstufe 15 aufsummiert Bei Übereinstimmung des Zahlenwertes im Zähler 17 mit dem Speicherinhalt vom Zählspeicher 32 gibt der Vergleicher 40 an seinem Auspang 41 einen Impuls ab. Dieser Impuls löst schließlich in der Triggerstufe 43 einen weiteren Impuls für die Zündanlage 46 aus, von der schließlich die Zündkerze 47 einen Zündimpuls erhält.

Sowohl die Impulslänge des Ausgangssignals 2.4 des Torzeitgliedes 63 als auch die Frequenz des Frequenzgenerators 57 lassen sich über ein erstes bzw. zweites Verstellglied in Abhängigkeit von Betriebsparametern ändern. In F i g. 1 wirkt auf das zweite Verstellglied 65 die Temperatur, während auf das erste Verstellglied 60 der Unterdruck ρ einen Einfluß ausübt
In der Fig.2 besitzt im Impulsdiagramm 2.4 das Signal eine kleinere Impulslänge als das Impulssignal nach 23. Für den Fall einer sehr großen Umdrehungszahl der Zählscheibe 11 verringert sich die Impulsbreite des Signals 23 und das Signal 2.4 kann nun so eingestellt werden, daß bei der maximalen Drehzahl beide Impulslängen gleich groß sind. Durch die Torstufe 26 können in diesem Fall keine Impulse vom Frequenzgenerator 57 auf den Zähleingang 31 des Zählspeichers 32 mehr gelangen und damit bleibt auch der Speicherinhalt null. Da jedoch auch bei dieser Betriebsart Zündimpulse ausgelöst werden müssen, sorgt eine Nullerkennungsstufe 49 für das Durchschalten des Geberimpulses aus dem Gieber 13 direkt zur Triggerstufe 43. Man erhält auf diese Weise den maximalen Verstellw inkel vor dem oberen Totpunkt

Bei abnehmender Drehzahl wird die Länge des

Signals 2.3 größer, die Torzeit größer und mit ansteigender Impulsfolge 2.6 wird der Inhalt des Zählerspeichers 32 größer. Folglich werden auch zunehmend mehr Geberimpulse benötigt, und am Vergleicher 40 wird daher zu einem späteren Zeitpunkt

eine Übereinstimmung der zu vergleichenden Signale 2.8 und 2.9 erzielt. Das führt zu einem verzögerten Ausgangsimpuls 2.10 und somit zu einem kleineren Verstellwinkel für die Auslösung der Zündung.

Der maximale Zählerstand im Zähler 17 ist durch die Anzahl der impulserzeugenden Zähne 12 auf der Zählscheibe 11 festgelegt. Der maximale Speicherinhalt des Zählspeichers 32 ist dagegen von der Länge des Torsignals nach 2.5 festgelegt, d. h. durch die währenddessen auf den Zähleingang 31 des Zählspeichers 32 gelangende Impulsanzahl des Frequenzgenerators 57. Durch die Begrenzerstufe 54 wird der maximale Inhalt des Zählspeichers 32 auf den Wert der Gesamtzahl der im Zähler 17 auslösbaren Impulse begrenzt. Ein Ausgangssignal der Begrenzerstufe 54 stoppt daher die Impulsabgabe des Frequenzgenerators 57, sobald der Zahlenwert im Zählerteil des Zählspeichers 32 diesen Maximalwert erreicht.

Das Zähldiagramm 2.7 zeigt den Zahlenwert im Zählerteil des Zählspeichers 32, 2.8 den Speicherinhalt des Zählspeichers 32,2.9 den Zahlenwert des Zählers 17 und »jhließlich 2.10 den Ausgangsimpuls des Vergleichers 40 über der Zeit aufgetragen.

Die Löschstufe 70 sorgt schließlich für die Rücksetzung des Zählers 17 sowie für die Rücksetzung und Umspeicherung im Zählspeicher 32.
Der Verstellbereich richtet sich in der vorliegenden

Schaltungsanordnung nach der Anordnung der impulsauslösenden Zähne 12 auf der Zählscheibe 11. Während die Größe des Umfangbereiches der mit diesen Zähnen versehenen Zählscheibe für den Verstellbereich maßgebend ist, steht die Dichte dieser Zähne für die Genauigkeit des Auslösezeitpunktes.

In Fig.3 ist eine Zählscheibe 11 für eine Zweizylinder-Brennkraftmaschine dargestellt, die ein einziges Segment mit impulsauslösenden Zähnen 12 auf ihrem Umfang aufweist und im Verstellbereich der Brennkraftmaschine liegen. Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine muß die Zählscheibe entsprechend mehrere Segmente mit diesem impulsauslösenden Mittel besitzen.

Fig.4 zeigt eine Verstellkennlinie, für welche die vorliegende Schaltungsanordnung besonders geeignet ist. Bis zum Beginn der Verstellung bei der Drehzahl η 1 ist das Signal 2.3 wesentlich länger als das Signal 2.4. Das heißt, die Torzeit ist sehr groß und dem Zähleingang 31 des Zählspeichers 32 wird jeweils die maximale Impulsanzahl zugeführt. Mit steigenden Drehzahlen nimmt nun die Länge der Signale 2.3 sowie die der Torsignale 2.5 ab, so daß die in den Zählspeicher 32 gelangende Impulszahl sich ebenfalls verringert. Dadurch wird proportional zur Drehzahl η der Brennkraftmaschine im Vergleicher 40 der Ausgangsimpuls 2.10 für die Steuerung der Zündanlage 46 in Richtung Frühzündung verstellt, und zwar bis bei der Drehzahl π 2 die maximale Impulszahl im Zählspeicher 32 und damit die maximale Verstellung erreicht ist. Innerhalb des Verstellbereiches ist die digitale Verstellung voll wirksam, während die maximale Verstellung die Nullerkennungsstufe 49 besorgt, indem die Anstiegsflanken der Geberimpulse vom Geber 13 direkt auf die Triggerstufe 43 durchgeschaltet werden.

Die beschriebene Schaltung bietet die bereits eingangs erwähnte Möglichkeit einer sehr großen Variation des Zündwinkels in einem engen Bereich. Gerade dies ist ihr bestechender Vorteil gegenüber den bekannten Systemen zur Zündzeitpunktverstellung. Darüber hinaus bietet sie eine sehr große Rücklaufsicherheit und die Festlegung eines genauen Verstellbereiches. Für den Geber 13 in Verbindung mit dem Markenfeld 12 können die verschiedensten Systeme verwendet werden, wenn sie die Signalform eines Gleichspannungssignals mit überlagerter Wechselspannung abgeben. Dies können z. B. Magnetplattengeber sein oder auch photoelektrische Gebersysteme.

Die einzelnen Stufen in der beschriebenen Schaltungsanordnung sind käuflich erwerbbar bzw. einfach zu realisieren. Als Beispiel kann für das Torzeitglied 63 ein monostabiler Multivibrator verwendet werden und als Frequenzgenerator 57 ein astabiler Multivibrator.

Es sei noch vermerkt, daß die Zählscheibe 11 auch auf einer mit der Kurbelwelle 10 gekoppelten weiteren Welle, wie z. B der Nockenwelle, angeordnet sein kann. Darüber hinaus ist es möglich, speziell bei Magnetzünder-Anlagen anstelle der Zählscheibe 11 ein mit impulsauslösendem Mittel versehenes Polrad zu verwenden. Die impulsauslöseriden Mittel sind dann ebenfalls im Verstellbereich der Antriebsmaschine anzubringen.

Bei größeren Stückzahlen der vorstehend beschriebenen Einrichtung zur Auslösung eines Impulses innerhalb eines Verstellbereiches empfiehlt sich schließlich die Integration der Schaltungsanordnung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Auslösung eines Impulses innerhalb eines Verstellbereiches einer Antriebsmaschine, z. B. dem Zündverstellbereich einer Brennkraftmaschine, bezüglich einem Bezugspunkt eines Markenfeldes auf einer mit der Antriebswelle gekuppelten Zählscheibe, wobei ab dem Bezugspunkt einem Zählerspeicher eine von Betriebsparametern abhängige Impulsfolge zuführbar ist, in einem weiteren Zähler die vom Markenfeld erzeugten Wechselspannungssignale aufsummiert werden und bei Übereinstimmung des Zählerstandes des Zählers mit dem im Zählerspeicher ermittelten Wert in einer Vergleicherstufe der Auslöseimpuls erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des im Verstellbereich der Antriebsmaschine liegenden umlaufenden Markenfeldes (12) in einem einzigen Geber (13) ein Gleichspannungssignal mit überlagerter Wechselspannung erzeugen, daß während der Dauer dieses Gebersignales Impulse eines Oszillators mit parameterabhängiger Frequenz im Zählerspeicher (32) gezählt werden und daß bei dem am Geber nächstfolgenden Markenfeld die Halbwelie der überlagerten Wechselspannung im weiteren Zähler (17) erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zählerstand »Null« im Zählerspeicher (32) das Gebersignal vom Geber (13) über eine Impulstriggerstufe (20) und über eine Nullerkennungsstufe (49) einer nach der Vergleichsstufe (40) angeordneten Triggerstufe (42) zur Auslösung des Zündimpulses zuführbar ist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Torstufe (26) sowohl das Rechtecksignal eines Torzeitgliedes (33) zuführbar ist als auch über die Impulstriggerstufe (20) das Gebersignal des Gebers (13) und daß ein Frequenzgenerator (57) über die Torstufe (26) auf den Zählerspeicher (32) schaltbar ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Anzahl der Impulse des Frequenzgenerators (57) eine Begrenzungsstufe (54) zwischen den Zählerspeicher (32) und den Frequenzgenerator (57) geschaltet ist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Geber (13) und dem weiteren Zähler (17) eine Impulsformer-Stufe (15) vorgesehen ist.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrzylindngen Antriebsmaschinen eine der Zylinderanzahl entsprechende Anzahl von Markenfeldern (12) auf der Zählscheibe (11) angeordnet sind.