DE2364531A1

DE2364531A1 - Elektronische zuendzeitpunktssteuerung

Info

Publication number: DE2364531A1
Application number: DE2364531A
Authority: DE
Inventors: Norio Mizuguchi; Hiroshige Ozawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-24
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3901201A; JPS49124438A; FR2211984A5; GB1428520A

Description

Elektronische Zündzeitpunktssteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündzeitpunktssteuerung für einen Verbrennungsmotor, bei der ein Bezugsζeitimpuls synchron mit den Umdrehungen des Motors entsprechend eines von einem ersten und zweiten Funktionsgenerator zugeführten Signals verzögert ist, um eine Zündung zu unterschiedlichen Zeiten zu bewirken.

Bei einer bekannten elektronischen Zündzeitpunktssteuerung wird ein synchron mit den Motorumdrehungen erzeugter Bezugszeitimpuls entsprechend einer Spannung verzögert, die von einem Funktionsgenerator zugeführt wird, wobei diese zugeführte Spannung entsprechend einer gewünschten Zündzeitpunktscharakteristik des Motors verändert wird.

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Während des Startbetriebs muß der Funktionsgenerator eine genau gesteuerte konstante Spannung erzeugen. Jedoch wird der Funktionsgenerator gewöhnlich von der gleichen elektrischen Speisequelle wie der Motoranlasser versorgt. Während des Anlassens des Motors entnimmt der Anlasser, aus der Speisequelle viel Energie, so daß keine ausreichende Leistung an den Funktionsgenerator abgegeben v*ird, wodurch eine niedrige Spannung konstanten Pegels nur schwierig zu erzeugen ist, um eine genau gesteuerte Verzögerung des Bezugszeitimpulses zu bewirken. Während des Anlassens wird daher eine erhebliche Menge an unverbranntem Kraftstoff abgegeben. .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue elektronische Zündzeitpunktssteuerung zu schaffen, die auch beim Startbetrieb bzw. dem Anlassen des Motors eine optimale Kraftstoff verbrennung ermöglicht. .

Bei einer Zündzeitpunktssteuerung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen einen mit den Umdrehungen des Motors synchronen Impuls erzeugenden Generator, welcher gegenüber dem Bezugszeitimpuls zeitlich voreilt, durch eine den Anlaßbetrieb des Motors erfassende Fühlschaltung zur voreilenden Zündung und durch eine Schaltung zum Sperren des Bezugszeitimpulses bei Wirksamkeit des voreilenden Impulses.

Die erfindungsgemäße Zündzeitpunktssteuerung benutzt elektromagnetische Aufnehmerspulen zur Erzeugung eines Zündzeitimpulses und eines Bezugszeitimpulses synchron mit den Hotorumdrehungen. Diese Spulen sind im Verteilergehäuse mit einstellbaren Abständen zueinander angeordnet, so daß der Bezugszeitinpuls an einer. O°-Winkel st ellung der Kurbelwelle auftritt, während der voreilende Zeitimpuls zu einem voreilenden Zeitpunkt gegenüber dem Bezugszeitimpuls auftritt.

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Beim Anlaßbetrieb des Motors bewirkt der voreilende Zeitimpuls die Zündung zu einem voreilenden Zeitpunkt, während der Bezugszeitimpuls gesperrt wird. Zum Warmlaufen und für den Normalbetrieb wird der Bezugszeitimpuls benutzt und entsprechend von Betriebsbedingungskurven, die diesen Betriebszuständeri angepaßt sind, verzögert, während der voreilende Zeitimpuls gesperrt wird. Vird der Motor beim Drehen des Zündschlüssels gestartet, so gibt ein die Motordrehzahl feststellender Fühler und ein die Batteriespannung feststellender Fühler ein Signal für den voreilenden Zeitimpuls ab, während der Bezugszeitimpuls gesperrt wird. Ist der Motor angelassen und gibt ein die Motortemperatur erfassender Fühler ein Signal an, das angibt, daß der Motor eine Temperatur unterhalb eines*bestimmten Wertes hat, wird eine Warmlaufschaltung eingeschaltet, um die Bezugszeitimpulse wirksam werden zu lassen, während die voreilenden Zeitimpulse gesperrt werden. Außerdem wird ein Funktionsgenerator eingeschaltet, um eine sich in ihrer Amplitude entsprechend der gewünschten Voreilungscharakteristik, die zum Warmlaufen des Motors geeignet ist, sich ändernde.Spannung zu erzeugen. Der Funktionsgenerator gibt seine Ausgangsspannung an eine Impulsverzögerungsschaltung, an die der Bezugszeitimpuls ebenfalls gegeben wird. Hat "die Motortempefatur den vorbestimmten Temperaturwert erreicht, so wird in gleicher Weise kein Signal abgegeben und der Motor kann in seinem normalen Betriebszustand laufen. Während des normalen Betriebszustandes wird ein weiterer Funktionsgenerator zur Verzögerung des Bezugszeitimpulses benutzt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht, auf den Vertd ler eines Motors der mit elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung der Bezugszeitimpulse und voreilenden Zeitimpulse versehen ist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Zündzeitpunktsvoreilung und -Verzögerungseigenschaften zur Änderung der Motorbetriebsbedingungen, und

Fig.. 3- ein schematisches Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer elektronischen Zündzeitpunkt ssteuerung, die entsprechend der Erfindung ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist ein Verteiler 10 herkömmlicher Bauart gezeigt und mit elektromagnetischen Aufnehmerspulen 11 und 12 versehen-, die am Umfang d.es Gehäuses 13 einstellbar und mit einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind. Da Vorsprünge 15 des Verteilerrotors 14 in Pfeilrichtung sich drehen wird der magnetische Fluß, jeder Spule durchkreuzt und pulsierende Ströme in den Spulen synchron mit den Hotorumdrehungen und damit den Motorumdrehungen erzeugt. Die elektromagnetischen Spulen können auch Permanentmagnete sein, die mit einer Wickelspule versehen sind. Die Aufnehmer spule 12 ist so angeordnet, daß sie einen Bezugszeitimpuls synchron mit der Null-Stellung der Kurbelwelle des Motors erzeugt, während die Aufnehmerspule 11 von der Aufnehmerspuel 12 entfernt angeordnet ist, so daß diese einen zeitlich voreilenden Impuls gegenüber dem Bezugsζeitimpuls erzeugt.

Die in Fig. 2 gezeigten Kurven geben die Zündzeitcharakteristiken für verschiedene Betriebsbedingungen des Motors an. Die Kurve A gibt eine voreilende Charakteristik für normale Motorbetriebsbedingungen und die Kurve B eine voreilende und nacheilende Charakteristik für das Warmlaufen des Motors an,

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während die Kurve C eine konstante Zündzeitpunkts-Voreilungscharakteristik angibt, die für den Anlaßbetrieb des Motors geeignet ist. Bei normalen und Warmlauf-Betriebsbedingungen wird die Zündung durch Verzögerung des Bezugszeitimpulses bewirkt, der von der Spule 12 entsprechend der Zeitcharakteristiken der Kurven A und B erzeugt wird. Während des Anlaßbetriebs wird die Zündung durch den voreilenden Zeitimpuls bewirkt, der von der Spule 11 entsprechend der Kurve C erzeugt wird, die den Zündzeitpunkt um-eine Größe vorverschiebt, die proportional des Winkelabstands zwischen den Aufnehmerspulen 11 und 12 ist.

In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Zündzeitpunkts-Steuerungsschaltung schematisch dargestellt, die eine Fühlschaltung 20 für'den Anlaßbetrieb, eine Fühlschaltung 21 für den Warmläufbetrieb, eine den Normalbetrieb erfassende Schaltung 22, einen herkömmlichen Unterbrecher 2p» eine Impulsverzögerungsschaltung 24- und Funktionsgeneratoren 25a und 25 aufweist. Der von der Aufnehmerspule 11 erzeugte voreilende Zeitimpuls wird an ein UIID-Glied 26 gegeben, während die von der Aufnehmerspule 12 erzeugten Bezugszeitimpulse an ein UND-Glied 27 gegeben werden.- Ein Fühler 28 erfaßt die Motorumdrehungen und gibt ein Signal "1" an den Eingang eines ODER-Gliedes 30, itfenn die Motordrehzahl unter einem vorbestimmten Wert, z.B. 100 Umdrehungen pro Minute liegt. Ein Fühler 29 erfaßt die Batteriespannung und gibt ein Signal "1" an das ODER-Glied 30, wenn die Spannung unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegt. Ein Fühler 31 der Schaltung 21 für den Warmlaufbetrieb erfaßt die Temperatur" des Motorkühlmittels und gibt ein Signal "1" an den Eingang eines UND-Glieds 32 der Schaltung für den Warmlaufbetrieb und an einen Inverter 36 der Schaltung für Normal-

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betrieb, der ein UND-Glied, 34 sperrt, wenn die Temperatur unterhalb eines vorbestimmten Werts, z.B. 30°G, liegt. Wird der Motor angelassen mit dem.Getriebe in Leerlaufstellung, so gibt ein die Getriebestellung angebender Indikator 37 ein Signal "1" über eine Leitung 38 an das IMD-GIied 26.

Der voreilende Zeitimpuls erscheint damit auf einer Leitung' 40, wodurch, der Unterbrecher 23 einen ur.terbrochenen Strom durch die. Primärwicklung der Zündspule 41 gibt. In herkömmlicher Weise wird eine Hochspannung in einer die Zündkerzen 42, van der nur eine Zündkerze gezeigt ist, aufweisenden Sekundärschaltung erzeugt. Während des Änlaßbetriebs wird die Zündung zu einem Zeitpunkt bewirkt, der dem Nullpunkt der Kurbelwelle voreilt. Bei Vorliegen eines Signals "1" auf einer Leitung 43 sind die UND-Glieder 27 und 32 durch die Inverter 39 und 44 gesperrt, so daß der Bezugszeitimpuls nicht wirksam werden kann.

Bei steigender Motordrehzahl und Batterie.spannung geben die Fühler 28 und 29 Signale "0" an das ODER-Glied 30, das seinerseits ein Signal "0" an die Leitung 43 gibt und damit die UND-Glieder 27 und 32 vorbereitet. In diesem Augenblick beginnt der Warmlaufbetrieb, wenn das Motorkühlmittel eine Temperatur unterhalb yon 30⁰C hat» Beim Durchschalten des UND-Glieds 32 gibt der Funktionsgenerator 25 ein Spannungssignal ab, dessen Amplitude entsprechend der in Fig. 2 gezeigten Kurve -B sich ändert. Der Funktionsgenerator kann z.B. ein Operationsverstärker sein, wie er in dem "Handbook of Automation, Computation and Control, Band 2, John Wiley & Sons Inc. Seiten 23 bis 25 und 23 bis 26 gezeigt ist. Die Ausgangssignale des UND-Gliedes 27 und des Funktions- ' generators 25 werden an die Impulsverzögerungsschaltung 24 gegeben, die einen beliebigen herkömmlichen Aufbau haben

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kann, soweit sie die Abgabe des Impulses verzögert. Die Impulsverzögerungsschaltung 24- verzögert den Bezug szeitimpuls entsprechend der zugeführten Spannung und die Zündung wird zu einem Zeitpunkt vorgenommen, der sich mit der Motordrehzahl entsprechend der Kurve B ändert. Ist der. Motor warmgelaufen, so gibt der Fühler 31 ein Signal "0" an das UND-Glied 32 und den Inverter 36» wodurch der Warmlaufbetrieb beendet wird.

Schaltet der Fahrer, vom Leerlauf in eine Fahrstellung, . so gibt ein ODER-Glied 15 ein Signal "1" an das UND-Glied 34- und veranlaßt die .Einschaltung des Funktionsgenerators 25a. Der Funktionsgenerator 25a erzeugt ein Spannungssignal, dessen "Amplitude sich entsprechend der in Fig.2 gezeigten Kurve A ändert und zur Verzögerung des Bezugszeitimpulses benutzt wird, so daß der Bezugsζeitimpuls so weit verzögert wird, bis er in den Bereich des voreilenden Zeitpunktes der Aufnehmerspule 11 fällt. Die Zündung wird damit zu ,einem Zeitpunkt bewirkt, der sich mit der Motordrehzahl entsprechend der Kurve A ändert.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird der voreilende Zeitimpuls erzeugt und dazu benutzt, die Zündung zu einem Zündzeitpunkt vorzunehmen, der unabhängig von einem durch die Betätigung des Anlassers bedingten Abfall der Speisespannung ist. Damit wird auch während des Anlaßbetriebs eine genau gesteuerte voreilende Zündung sichergestellt und die Menge unverbrannten Kraftstoffes in den Abgasen so klein wie möglich gehalten. Nach dem Anlaßbetrieb arbeiten die Funktionsgeneratoren bei einer Batteriespannung, die infolge der Abschaltung, des Anlassers keinen Spannungsschwankungen mehr unterworfen ist, wodurch eine genaue Steuerung des Voreilens und Nacheilens des Zündzeitpunktes während des Warmlauf- und Normalbetriebs des Motors sichergestellt ist.

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Claims

Pat e η t an Sprüche

MJ Elektronische Zündzeitpunkt s st euerung für einen Verbrennungsmotor ,bei der ein Bezugszeitimpuls synchron mit den Umdrehungen des.Motors entsprechend eines von einem ersten und zweiten Punktionsgenerators zugeführten Signals verzögert ist, um eine Zündung zu unterschiedlichen Zeiten: zu bewirken, gekennzeichnet . durch einen einen mit den Umdrehungen des Motors synchronen Impuls erzeugenden'Generator (11), welcher gegenüber den,Bezugszeitimpulsen zeitlich voreilt, durch eine den Anlaßbetrieb des Motors erfassende Fühlschaltung (29) zur vor eilenden Zündung und durch eine Schaltung (32,4-4-) zum Sperren des.Bezugszeitimpulses bei Wirksamkeit des voreilenden Impulses.
2. Zündzeitpunktssteuerung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ζ e i chn et , daß der Generator (11) eine elektromagnetische Aufnehmerspule ist, die in dem Verteiler (10) des Motors(iO) angeordnet ist.
3. Zündzeitpunktssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichn et, daß die Bezugszeitimpulse;; von einer elektromagnetischen Aufnehmerspule (12) erzeugbar sind, die in dem Verteiler (10) mit Abstand zu dem Generator (11) angeordnet ist.
4. Zündzeitpunktssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß der Verbrennungsmotor ein Kraftfahrzeugmotor ist und eine Fühler-

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schaltung (22) zum Erfassen der Motordrehzahl, eine Fühlerschaltung (29) zum Erfassen der Batteriespannung und eine Fühlerschaltung (37) zur Erfassung der Leerlaufstellung des Fahrzeuges vorgesehen sind .

5· Zündzeitpunkts steuerung nach Anspruch. 4-, dadurch' g e k e η η ζ e i c h π e t , daß die Fühlerschaltung (22) den ITormalbetrieb des Motors erfaßt, daß eine'weitere Fühl er schal tung (21) zum Erfassen des Warmlaufbetriebs des Motors vorgesehen ist, die eine den Anlaßbetrieb des Motors erfassende weitere Fühlerschaltung (20) und die den Normalbetrieb des Motors erfassende Fühlerschaltung (22) sperrt, während der erste Funktionsgenerator (25) eine Zündung zu einem für den Warmlaufbetrieb geeigneten Zündzeitpunkt vornimmt, daß die Fühlerschaltung für den ITormalbetrieb die Fühl er schal tung für den Anlaßbetrieb und die Fühlerschaltung für den Warmlaufbetrieb sperrt, während die Bezugszeitiiapulse wirksam und der zweite Funktionsgenerator (25a) eingeschaltet sind.

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