DE2424991C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Muliplikationsfaktor die Zahl-^- gewählt wird und daß zu dem ein negatives Vorzeichen aufweisenden Quotienten die Zahl (180+ip-) als konstanter Sum-

mand hinzuaddiert wird, wobei K die Anzahl der Zylinder der jeweils geprüften Brennkraftmaschine ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negierte Zahl der während des ersten Zeitintervalls gezählten Impulse in einer Folge von Additionsschritten wiederholt zu der Zahl 120 hinzuaddiert wird, solange die dabei entstehende Gesamtsumme positiv ist, und daß bei jedem dieser Additionsschritte ein Ergebniszähler um eins weitergeschaltet wird.

3. Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels von Brennkraftmaschinen mit einem Impulsgenerator, der Impulse fester Frequenz erzeugt, einer ersten Impulszähleinrichtung zur Zählung der Impulse innerhalb eines ersten Intervalls, das von zwei einen vollen Maschinenzyklus bestimmenden oberen Totpunkten eines ausgewählten Kolbens entsprechenden Signalen begrenzt ist, einer zweiten Impulszähleinrichtung zur gleichzeitigen Zählung der Impulse innerhalb mindestens eines weiteren Intervalls, das von dem oberen Totpunkt des ausgewählten Kolbens und dem Zündpunkt eines Kolbens entsprechenden Signalen begrenzt ist, einer arithmetischen Einheit, die einen Addierer und ein Rechenregister umfaßt und die am Ende der Impulszählungen den Inhalt der zweiten Impulszähleinrichtung unter Steuerung eines Multiplikationszählers in einer ersten Folge von Additionsschritten zum Inhalt des zunächst gelöschten Rechenregisters hinzuaddiert, deren Anzahl einem konstanten Multiplikationsfaktor entspricht, danach den negierten Inhalt der ersten Impulszähleinrichtung in einer zweiten Folge von Additionsschritten wiederholt zum Inhalt des Rechenregisters hinzuaddiert, solange der Rechenregisterinhalt positiv ist, und bei jeder Addition der zweiten Folge von Additionsschritten einen Ergebniszähler um eins weiterschaltet, sowie mit einer an den Ergebniszähler angeschlossenen

Auswerteinrichtung zur Anzeige des Rechenergebnisses und/oder zur dem Rechenergebnis entsprechenden Justierung des Zündverteilers an der jeweils geprüften Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Impulszähleinrichtung zwei Impulszähler (30, 70) und ein Zwischenregister (68) umfaßt, wovon der eine Impulszähler (30) die Impulse beginnend mit einem dem oberen Totpunkt des ausgewählten Kolbens entsprechenden Signal zählt und bei jedem nachfolgenden Auftreten eines zu der ersten Hälfte des Maschinenzyklus gehörenden Zündpunktsignals seinen jeweiligen Zählwert dem Zwischenregister (68) zuführt, und wovon der andere Impulszähler (70) die Impulse beginnend mit dem auf das erste folgenden zweiten Totpunktsignal des ausgewählten Kolbens zählt und bei jedem nachfolgenden Auftreten eines zu der zweiten Hälfte des Maschinenzyklus gehörenden Zündpunktsignals seinen jeweiligen Zählwert dem Zwischenregister (68) zuführt, daß die arithmetische Einheit den jeweiligen Inhalt des Zwischenregisters (68) über den Addierer (33) zum Inhalt des Reohenregisters (29) hinzuaddiert, am Ende der Impulszählungen den Inhalt des Rechenregisters (29) in das Zwischenregister (68) zurücküberträgt und die

360
Zahl (180 +-&-) als konstanten Summanden in den

anfangs gelöschten Ergebniszähler (35) eingibt, daß die Weiterschaltung des Ergebniszählers (35) um eins bei jeder Addition der zweiten Folge von Additionsschritten von der eingegebenen Zahl (180

+ -p-) aus in Rückwärtsrichtung erfolgt und daß der

konstante Multiplikationsfaktor-r^beträgt, wobei K

die Anzahl der Zylinder der jeweils zu prüfenden Brennkraftmaschine ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs i und auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der USA-Patentschrift 34 54 871 bekannt. Dort werden während der Drehung der jeweils zu prüfenden Brennkraftmaschine von einem ersten Zähler sämtliche Impulse berücksichtigt, die ein Oszillator während eines vollständigen Maschinenzyklus abgibt, während ein zweiter Zähler jeweils diejenigen Oszillatorimpulse zählt, die zwischen dem Zündzeitpunkt und dem oberen Totpunkt der einzelnen Zylinder auftreten. Durch Division der beiden Zählerinhalte wird ein Wert erhalten, der das arithmetische Mittel aus den Zündwinkeln sämtlicher Zylinder der geprüften Brennkraftmaschine darstellt. Zur Division wird eine Schaltung benötigt, die unter anderem mehrere Laufzeitglieder, ein Register, das den Komplementwert des jeweiligen in dem zweiten Zähler enthaltenen Zählwertes darstellt, einen zusätzlichen Oszillator und eine Koinzidenzmatrix umfaßt. Das bekannte Verfahren erfordert also erheblichen Schaltungsaufwand. Soll ferner bei dem bekannten Verfahren der mittlere Zündwinkel in Graden ausgegeben werden, so ist es zusätzlich erforderlich, die beiden Zähler mit Zählimpulsen unterschiedlicher Frequenzen anzusteuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den über alle Zylinder der jeweils zu prüfenden Brennkraftmaschine gemittelten Zündwinkel in Graden mit wesentlich einfacherem Schaltungsaufwand zu bestimmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe vermittelt die Erfindung ein Verfahren nach der Lehre des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung nach der Lehre des Patentanspruchs 3.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff dei Patentanspruchs 3 ist aus der deutschen Oftenlegungsschrift 22 53 418 bekannt, die dort allerdings nur die Ermittlung des Zündwinkels jeweils eines einzelnen Zylinders einer Brennkraftmaschine gestattet. Die bekannte Vorrichtung eignet sich daher nicht zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe. Die erfindungsgemäße Vorrichtung baut zwar auf diese bekannten Vorrichtung auf; auch insofern kommt ihr jedoch der Vorteil zu, daß sie die Bestimmung des mittleren Zündwinkels mit nur geringfügigem schaltungstechnischen Mehraufwand erlaubt.

In der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 gestattet es die Erfindung, in modifiziertem Betrieb, aber ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand, die Drehzahl der Brennkraftmaschine während der Prüfung zu bestimmen.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des wahren mittleren i'ündwinkels aus sämtlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine;

Fig.2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1, wenn die Brennkraftmaschine mit vorverlegtem Zündzeitpunkt läuft;

F i g. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Arbeitsweise der Vorrichtung, wenn die Brennkraftmaschine mit zurückverlegtem Zündzeitpunkt läuft;

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer vollständigen Vorrichtung, die zur Auffindung des wahren mittleren Zündwinkels aus sämtlichen Zylindern unabhängig davon eingerichtet ist, ob die Brennkraftmaschine mit vor- oder zurückverlegtem Zündzeitpunkt läuft;

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer vollständigen Vorrichtung, die zur Auffindung der wahren Zündpunkt-Vorverlegung eines ausgewählten 2'ylinders oder des wahren mittleren Zündwinkels aus sämtlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine eingerichtet ist und die zur Berechnung des Zündwinkels und der Drehzahl der Maschine erforderliche Apparatur umfaßt, um den erhaltenen Zündwinkel mit einem vorbestimmten Zündwinkelbereich für den vorbestimmten Drehzahlbereich zu vergleichen und den Verteiler automatisch derart einzustellen, daß er für den Zündwinkel einen gewünschten Wert erzeugt, wobei die Vorrichtung außerdem Einrichtungen umfaßt, um das System intern zu prüfen und seine richtige Arbeitsweise sicherzustellen; und

F i g. 6 eine VeranscP uüciiung der Art und Weise, wie sich die Vorrichtung nach F i g. 5 bei einer Brennkraftmaschine mit Festkörper-Zündsystem einsetzen läßt.

Zum Zwecke 1er Darstellung ist im vorliegenden Fall ein V-8-Motor angenommen; die Erfindung arbeitet jedoch ebenso gut auch bei einem Kolbenmotor oder einem umlaufenden Motor mit vier, sechs oder einer sonstigen Anzahl von Zylindern, wobei in den unten erörterten Gleichungen die entsprechenden Änderungen vorzunehmen sind; ferner arbeitet die Erfindung unabhängig davon, ob der Motor mit einem konventionellen Zündsystem oder mit irgendeinem System aus der Vielfalt von Festkörper-Zündsystemen ausgerüstet ist, wie sie heutzutage entweder als Standardausrüstung in die Motore eingebaut oder als nachträgliche Austauschelemente verkauft werden. Um die erforderli-

lü chen Schaltkreise der Bequemlichkeit halber auf einem Minimum zu halten, wird ferner bei den im folgenden beschriebenen Ausi'ührungsbeispielen ein Signal von der Spulenleitung abgenommen; die Messung des wahren mittleren Zündwinkels kann jedoch ebenso gut auch dadurch erfoigen, daß ein Signal von den einzelnen Zündkerzen des Motors bei der Zündung oder an einer sonstigen geeigneten Stelle je nach dem zu prüfenden besonderen Motor abgenommen wird (F i g. 1).

F i g. 2 zeigt in Form eines Diagramms die Anwen-

2<i dung der Erfindung bei einem V-8-Moior, der mit vorverlegtem Zündpunkt läuft, wobei ersichtlich ist, daß während zweier Motorumdrehungen jede Zündkerze des V-8-Motors mindestens einmal gezündet haben muß. Jede Zündung einer Zündkerze ist gemäß F i g. 2 als ein Spulenimpuls dargestellt.

Die Spulenimpulse sind von 1 bis 8 numeriert; diese Zählung gibt jedoch nicht die Zahl des Zylinders an, an dem die Zündung auftritt, sondern die Reihenfolge der Zündungen während der beiden zu messenden Umdre-

Jd hungen. Dabei gibt beispielsweise der Spulenimpuls Nr. 1 die Zündung des ersten zu messenden Zylinders wieder.

Wird eine mittlere Zündzeitpunkt-Vorverlegung über sämtliche acht Zylinder festgestellt, so ist es gleichgültig,

η wo begonnen wird, solange die Zündpunkt-Vorverlegung sämtlicher Zylinder einmal während zweier Umdrehungen gemessen wird.

Da während zweier Umdrehungen des Motors, was einer Umdrehung von 720° gleichkommt, jede Ziindkerze einmal gezündet haben muß, bedeutet dies, wie leicht ersichtlich, daß bei einem V-8-Motor im Idealfall alle 90° eine Zündkerze zündet. Daher gibt der Abstand zwischen den einzelnen in Fig. 2 gezeigten Spulenimpulsen diejenige Zeit an, die der Motor für eine Drehung um 90° benötigt.

Da jeder Spulenirnpuls die Zündung einer Zündkerze wiedergibt, stellt, wie ersichtlich, beim Betrieb des Motors mit Zündpunkt-Voreilung oder -Vorverlegung das Zeitintervall zwischen dem während den vorherge-

">o henden beiden Mol.orumdrehungen auftretenden letzten Spulenimpuls, der mit der Ziffer 8 bezeichnet ist, da in zwei Umdrehungen acht Zündfunken auftreten, und dem in Fig. 2 mit der Ziffer 1 bezeichneten Impuls der ersten oberen Totlage das Zeitintervall zwischen der letzten Zündung und demjenigen Zeitpunkt dar, zu dem der Kolben in dem betreffenden Zylinder seine obere Totlage erreicht, oder in anderen Worten die Zündpunkt-Vorverlegung der letzten Zündkerze in die vorhergehenden beiden Umdrehungen. Dieses Zeitin-

w) tervall wird nun als eines der acht Zeitintervalle gewählt, die während zweier Motorumdrehungen gemessen werden. Um also die Zündpunkt-Vorverlegung sämtlicher acht Zylinder zu messen, müssen die Werte von A 1, A 2, A 3, A 4, A 5, A 6, A 7 und A 8

b5 ermittelt werden.

Es wäre möglich, eine Vorrichtung zu verwenden, die einen Wert für diejenige Zeit mißt, die der Motor benötigt, um sich von einem gewählten Anfangspunkt

aus bis zum Zündpunkt jeder Zündkerze zu drehen, und von dem so für jeden Zylinder gemessenen Wert diejenige Zeit abzuziehen, die der Motor gebraucht hat, um sich von dem zuletzt auftretenden Impuls einer oberen Totlage bis zu dem fraglichen Zündpunkt zu drehen und dadurch die Werte A 1, A 2, A 3, A 4, A 5. A 6, A 7 und A 8 zu erzielen; die Mittel für eine derartige Methode sind jedoch ziemlich kompliziert und überflüssig, da bei Betrachtung der aus Fig. 2 abzuleitenden mathematischen Gleichungen ersichtlich ist, daß eine viel einfachere Formel verwendet werden kann, ohne Genauigkeit zu verlieren.

Der Wert von A 1 läßt sich auch als diejenige Zeit darstellen, die der Motor für eine Drehung um 90° benötigt, weniger dem Zeitintervall zwischen dem Impuls der ersten oberen Totlage und der Zeit, die der Motor zur Drehung bis zur Zündung der ersten Zündkerze benötigt, d. h.

A 1 = 90° - 11,

oder durch Einsetzen der Zeit X, die der Motor für zwei Umdrehungen benötigt:

A 1 = X/8 - 11.

Da die zweite Zündung im Idealfall zu einem Zeitpunkt auftritt, zu dem sich der Motor gegenüber dem Auftreten der ersten Zündung um 90° weiterge-

dreht hat, findet offensichtlich diese zweite Zündung (in F i g. 2 durch den Spulenimpuls Nr. 2 dargestellt) zu einem Zeitpunkt 180° — i2 statt, was bei ähnlicher Rechnung wie oben gleich ist

2 X/8 - 12 = A 2,

d. h. gleich der wahren Zündpunkt-Voreilung des an zweiter Stelle zündenden Zylinders.

Auf ähnliche Art und Weise läßt sich die Zündpunkt-Vorverlegung für jeden Zylinder unter Durchführung ähnlicher Schritte ermitteln, so daß die Werte von A 3, A4, AS, A 6 und A 7 aufgefunden werden und man schließlich zu einem Wert von

A/8 = 4 XiZ - i 8

gelangt Setzt man Z gleich der mittleren Zündpunkt-Vorverlegung für die Zündungen sämtlicher acht Zündkerzen so erhält man

Zündwinkel = —

(720^L

wobei X wie oben die Zeit für zwei Motorumdrehungen bedeutet.

Setzt man in diese Gleichung den Wert von Zein und vereinfacht soweit wie möglich, so gelangt man zu der Gleichung:

Z = [(Λ78 - il) + (2X/8 - ti) + (3X/8 - f3) + (4X8 - r4) + (X/8 - r5) + (2X/8 - f6) (2) + (3 X/8 - r7) + (4 X/8 - r8)]/8 .

Unter weiterer Vereinfachung gelangt man zu der Gleichung Z = ((I + ti + (3 + f4 + r5 + i6 + Π + r8)/8 + (20X/8)/8.

Setzt man diesen Wert von Z in die obige Gleichung (1) ein, so erhält man Zündwinkel = [- (il + ;2 + r3 + i4 + t5 + t6 + ti + f8)/8 + 5X/16]

720,0

Nach Vereinfachung gelangt man zu der Gleichung

Zündwinkel = - (f 1 + r2 + i3 + f4 + f5 + r6 + f7 + f8)90/X + 225,00.

Die Gleichung bleibt vollständig gleich, auch wenn der Motor mit Zündpunkt-Rückverlegung läuft, mit der Ausnahme, daß der Wert für den Zündwinkel in der obigen Gleichung (5) einen negativen Wert annimmt.

Man sieht nun, daß statt der obenerwähnten zwei Wertegruppen nur eine Wertegruppe gemessen zu werden braucht, nämlich die Werte für f 1, f2, /3, f4, i5, i6, i7und f8.

Ähnliche Gleichungen lassen sich auch für Sechs- und Vier-Zylinder-Motore ableiten, so daß nur die Werte für t ermittelt zu werden brauchen.

Sollen auf ähnliche Weise wie oben für einen Sechs-Zylinder-Motor mit sternförmiger Kurbelwelle die Diagramme gezeichnet und die Formeln abgeleitet werden, so gelangt man zu folgender Gleichung für den Zünd winkel:

Zündwinkel = -

120/X + 240

Als Formel für einen Vier-Zylinder-Motor mit flacher Kurbelwelle würde sich bei Bedarf folgende Gleichunj ergeben:

Zündwinkel = - (i 1 + t 2 + t 3 + t 4)180 X + 270.

Für Motoren mit anderen Zylinderanordnungen oder umlaufende Moloren lassen sich weitere Gleichungen ausarbeiten. Generell gilt die Gleichung:

/ * 7"¹On /

Zündwinkel = - ί V /_n · ΐ: A' -HlI

wobei K die Anzahl der Zylinder ist.

In den Diagrammen der Fig.2 und 3 sind zwar die verschiedenen Werte A 1, A 2, A 3, A 4, A 5, A 6, A 7 und Λ 8 für die Zündpunkt-Vorverlegungen scheinbar genau identisch; in Wirklichkeit ist jedoch jeder dieser Werte infolge der sich addierenden Toleranzen und ähnlicher Umstände etwas unterschiedlich. Diese WerluiHci schiede lassen sich jedoch in den Zeichnungen in dem gegebenen Maßstab unmöglich genau darstellen.

Gemäß Fig. 1, 4 und 5 werden den oberen Totpunkt angebende Impulse von dem magnetischen Aufnehmer 20 gewonnen und über den Signalwandler 22 geleitet, der jeden Impuls in ein mit dem übrigen System kompatibles Signal kurzer Dauer (ungefähr 10 Mikrosekunden) umsetzt. Das Signal dient dann dazu, den binären Drehzahlzähler 23 einzuschalten, und dieser beginnt, die von dem Kristalloszillator 24 erzeugten Impulse zu zählen. Die Schaltung mißt dann das Zeitintervall für zwei vollständige Umdrehungen des harmonischen Dämpfers 15, was mit zwei Umdrehungen des Motors äquivalent ist. Erreicht wird dies über die Steuereinheit 27, die den binären Drehzahlzähler 23 einschaltet, wenn ein die obere Totlage angebendes Signal auf'ritt. Der Zähler zählt die Impulse, deren Frequenz aus dem von dem Kristalloszillator 24 angesteuerten Frequenzteiler 28 stammt, so lange, bis zwei Umdrehungen des harmonischen Dämpfers beendet sind; die Beendigung wird durch ein weiteres eine obere Totlage angebendes Signal angezeigt. Das Ergebnis dieser Impulszählung wird in dem binären Drehzahlzähler 23 gespeichert. Bei Messung des wahren mittleren Zündwinkels für alle acht Zylinder eines Verbrennungsmotors ist die Schaltung gemäß F i g. 4 eingerichtet und umfaßt ein zweites Register 68 und einen zweiten binären Zeitzähler 70. Diese Elemente sind zur Messung des Zündwinkels für einen einzelnen Zylinder nicht vorhanden; sie sind jedoch aus den im Folgenden erläuterten Gründen nötig, um den wahren Zündwinkel für sämtliche acht Zylinder aufzufinden.

Da im vorliegenden Zusammenhang von einem V-8-Viertaktmotor mit Zündvcrverlegung die Rede ist, schaltet der Impuls TDC von dem magnetischen Aufnehmer 20 auch den binären Zeitzähler 30 ein. Beim Auftreten des ersten Spulenimpulses wird der Inhalt des binären Zeitzählers 30 in das zweite Register 68 übertragen. Es ist zu beachten, daß der binäre Zeitzähler 30 abgeschaltet worden ist, jedoch weiter arbeitet und soeben zu einem bestimmten Zeitpunkt abgelesen worden ist. Die erhaltene Zahl wird zum Inhalt des Registers 29 über den Addierer 33 hinzuaddiert, und das Ergebnis wird in das Register 29 eingegeben. Dies ergibt jetzt den Wert für 11.

Für die Zündungen der zweiten, dritten und vierten Zündkerze, die in F i g. 2 durch die Ziffern 2, 3 bzw. 4 dargestellt sind, wird der gleiche Vorgang wiederholt Beim Auftreten des zweiten Spulenimpulses wird der Inhalt des binären Zeitzählers 30 wiederum in das zweite Register 68 übertragen, der Inhalt dieses zweiten Registers 68 wird über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wird wieder in das Register 29 eingegeben. Dies ergibt jetzt die in Summe von

t1 + 12.

Beim Auftreten der dritten Zündung, die in dem Diagramm nach F i g. 2 durch die Ziffer 3 dargestellt ist, ι ■-, wird der inhalt des binären Zeitzählers 30 wiederum in das zweite Register 68 übertragen. Der Inhalt des Registers 68 wird über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wird wiederum in das Register 29 eingegeben. Dies ergibt jetzt die Summe für

M + / 2 + f 3.

Beim Auftreten der vierten Zündung, was in Fig. 2 durch den Spulenimpuls Nr. 4 angegeben ist, wird der Inhalt des binären Zeitzählers 30 erneut in das zweite Register 68 übertragen, der Inhalt dieses Registers über den Addierer zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wiederum im Register 29 festgehalten. Dies ergibt jetzt die Summe von

rl

12 + r3 + r4.

Nun wird der binäre Zeitzähler 30 abgeschaltet.

Jetzt tritt der zweite Impuls TDC von dem magnetischen Aufnehmer 20 (vgl. Fig.4) auf und j-, schaltet den zweiten binären Zeitzähler 70 ein. Danach wiederholt sich der soeben für die Summe von

11 + t2 + f3 + f4

beschriebene Vorgang zur Gewinnung der Summe von
f5 + f6 + ti + i8

mit der Ausnahme, daß anstelle des binären Zeitzählers 30 der zweite binäre Zeitzähler 70 verwendet wird. Danach enthält das Register 29 die Summe von

11 + /2 + /3 + /4 + f5 + f6 + Π + ί8.

Würde man feststellen, daß Motoren stets mit Zündvorverlegung oder -voreilung arbeiten, so würde sich der zweite binäre Zeitzähler 70 erübrigen, und die Werte für

ί 1 + ί2+ /3 + ί4+ f 5 +.ί 6 + f7+ ί8

könnten unter Verwendung des binären Zeitzählers 30 gefunden werden. Der zweite binäre Zeitzähler 70 wird jedoch durch Bedingungen erforderlich, die dann auftreten, wenn der Motor im Zustand der Zünd-Rückverlegung oder Zündverzögerung arbeitet. Wie in F i g. 3 gezeigt, hat die Tatsache, daß der zweite Impuls TDC dann vor dem vierten Spulenimpuls auftritt zur

bo Folge, daß das Zeitintervall / 4 erst beendet ist nachdem die Messung der Zeitintervalle f5, r6, f7, f8 bereits begonnen hat Daraus geht hervor, daß bei Verwendung nur eines binären Zeitzählers der unmögliche Zustand einträte, daß ein einziger Binärzähler zwei verschiedene

b5 Werte gleichzeitig zählen sollte. Daher ist die Verwendung zweier binärer Zeitzähler zweckmäßig, um die Funktionsfähigkeit der vorliegenden Erfindung unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand der zu

prüfenden Maschine zu ermöglichen und um optimale Genauigkeit zu erlangen. Jegliche Änderung im Anfangspunkt der Messung der Zeitintervalle /1, t 2,13, 14,15,16,17 und 18 würde die Genauigkeit des Systems verringern. ■-,

Der nächste Schritt bei der Durchführung der Rechnung besteht darin, daß der BCD-Zeitzähler 35 auf + 225 gestellt wird, um die Konstante in der Zündwinkel-Gleichung zu berücksichtigen. Es ist zu beachten, daß in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ein vorwärts- und rückwärtszählender BCD-Zeitzähler verwendet wird, d. h. ein Zähler, der die Fähigkeit hat, entweder vorwärts oder rückwärts zu zählen, sowie auf Null zurückgestellt zu werden oder der sich auf eine gewisse von Null verschiedene Zahl, im :5 vorliegenden Fall +225, einstellen läßt. Derartige Zähler sind bekannt und brauchen hier im einzelnen nicht beschrieben zu werden.

Da jetzt die Summe von

ti + ti + f3 + r4 + i5 + i6 + Π + f8 -°

vorliegt, besteht der nächste Schritt in der Gleichung darin, diese Summe mit der Konstanten 90 zu multiplizieren. Dies wird dadurch erreicht, daß der Inhalt des Registers 29 auf das zweite Register 68 übertragen wird. Das Register 29 wird auf Null zurückgestellt. Der Inhalt des zweiten Registers 68 wird über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wird in das Register 29 eingegeben. Dieser Vorgang wird 90mal wiederholt, woraufhin der Multiplikationszähler 34 sein Ende anzeigt.
Somit ist also die Summe von

rl + r2 + r3+f4+f5+f6+f7+f8

90mal zu sich selbst addiert, d. h. mit 90 multipliziert worden.

Der nächste Schritt besteht darin, daß dieses Ergebnis durch die Zeit X dividiert wird, die der Motor für eine Drehung um 720° benötigt. Diese Zahl ist jetzt in dem binären Drehzahlzähler 23 enthalten. Der Inhalt des Zählers 23 in negierter Form dem Eingang des Addierers 33 zugeführt. Über den Addierer 33 wird die Zahl zum Inhalt des Registers 29 hinzugezählt, und das Ergebnis wird wieder in das Register 29 eingegeben. Enthält das Register 29 jetzt eine von Null verschiedene positive Zahl, so wird von dem binären BCD-Zeitzähler 35 ein Impuls gezählt, wobei dieser Vorgang wiederholt wird, solange das Register 29 eine positive Zahl enthält. Bei Beendigung dieses Vorgangs ist die Division durch die Variable X beendet. Dabei hat der BCD-Zeitzähler 35 diese Zahl rückwärts gezählt, was die Division darstellt.

Da der BCD-Zeitzähler 35 ursprünglich auf +225 eingestellt war, als die der zunächst durchgeführten Division gleiche Anzahl von Impulsen rückwärts gezählt wurde, sind somit die in der Gleichung

Zündwinkel = - (r 1 + ti + f3 + r4 + t5 + i6 + f7 + ί8)90/Α· + 225,0

enthaltenen Berechnungen beendet, und es steht jetzt der wahre mittlere Zündwinkel für die acht Zylinder eines V-8-Verbrennungsmotors zur Verfügung. Zur optischen Ablesung des so erhaltenen Zündwinkels ist eine Zündwinkel-Anzeige 36 vorgesehen.

Die Motordrehzahl wird dadurch berechnet, daß die Zahl 60 (die Anzahl von Sekunden pro Minute) durch die Zeit für eine Umdrehung des Motors (in Sekunden) dividiert wird. Dies läßt sich wiederum durch die mathematische Gleichung:

Drehzahl = 120/X

darstellen, wobei X die Zeit darstellt, die der Motor für zwei Umdrehungen benötigt.

Die tatsächliche Drehzahlberechnung erfolgt unter Verwendung der obigen Gleichung folgendermaßen: Das Register 29 wird gelöscht, und eine der Konstanten 120 proportionale Zahl wird über den Addierer 35 zum Register 29 hinZuaddiert, wobei das Ergebnis in das Register zurückgestellt wird. Der vorher gespeicherte Inhalt des binären Drehzahlzählers 23 wird in negierter Form dem Addierer 33 zugeführt. Diese negative Zahl wird über den Addierer 33 zum Register 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wird in das Register 29 eingegeben. Enthalt das Register 29 jetzt eine von Null verschiedene positive Zahl, so wird von dem BCD-Drehzahlzähler 39 ein Impuls gezählt Dieser Vorgang wird wiederholt, solange das Register 29 eine positive Zahl hält Der Drehzahlzähler 39 enthält dann das Ergebnis der Division der Konstanten durch den Inhalt des binären Drehzahlzählers 23, was gleich ist mit 120/Λ" bzw. der Motordrehzahl.

Die für die Berechnungen verwendete Schaltung und die darin benutzten Zahlen sind so zu bemessen, daß der α Schaltungsaufwand möglichst klein wird und über die gesamte Schaltung annähernd der gleiche Auflösungsgrad beibehalten wird. Daher werden anstelle der tatsächlichen Zahlen solche Zahlen benutzt, die der Konstanten in der obengenannten Gleichung proportio-

4(i nal sind.

Gemäß F i g. 5 ist zur optischen Ablesung der Motordrehzahl eine Drehzahl-Anzeige 4t vorgesehen. Ferner werden die Ergebnisse der Drehzahlberechnung mit dem Drehzahl-Komparator 42 verglichen, der den

4-, Inhalt des BCD-Drehzahlzählers 39 mit gegebenen unteren und oberen Grenzen vergleicht. Wenn die Zahl nicht innerhalb dieser Grenzen liegt, wird der Zeitwinkelkomparator 43 von dem Verriegelungsrelais 40 abgeschaltet und die Zeitwinkelanzeige gelöscht.

Liegt die Drehzahl innerhalb der vorgegebenen Grenzen, so vergleicht der Zeitwinkelkomparator 43 den Inhalt des BCD-Zeitzählers 35 mit den oberen und unteren Grenzen und gibt durch Einschalten der betreffenden der Anzeigelampen 44 an, ob der Zeitwinkel groß oder klein ist oder in einem mittleren Band liegt; erforderlichenfalls erregt er auch eines der entsprechenden Relais zur Aussteuerung des Servomechanismus 37 in der entsprechenden Richtung, so daß der Verteiler 38 zur Erzeugung eines Zündwinkels mit

bo gewünschtem Wert justiert wird.

Dabei wird eines von zwei Relais erregt Ist der Zündwinkel zu groß, so wird das dem großen Wert zugeordnete Relais 45 betätigt, das den Servomechanismus 37 zur Drehung des Verteilers 38 in der entsprechenden Richtung zur Verkleinerung des Zündwinkels zu steuern sucht, wobei gleichzeitig der Rechen- und Vergleichsvorgang erneut anläuft, um festzustellen, ob der neue Wert des Zündwinkels innerhalb des

mittleren Bandes liegt. Ist der Zündwinkel zu klein, so wird ein dem kleinen Wert zugeordnetes Relais 46 derart erregt, daß der Servomechanismus 37 den Verteiler in der entgegengesetzten Richtung dreht und damit den Zündwinkel vergrößert; wiederum folgt der gleiche erneute Rechen- und Vergleichsvorgang.

Bei Beendigung des obigen Vorgangs sind der wahre Zündwinkel und die Drahzahl berechnet worden, die Drehzahl mit einem gewünschten Bereich verglichen und, falls die Drehzahl in diesem gewünschten Bereich liegt, der Wert des Zündwinkels zur Justierung des Verteilers und damit zur Erzielung des gewünschten Zündwinkels verwendet worden.

Der Servomechanismus und die zugehörige Steuerschaltung können auch weggelassen werden, und die Einstellung kann von Hand erfolgen, falls das System manuell verwendet wird.

Die Schaltung nach Fig. 5 zeigt die Apparatur, die erforderlich ist, falls ein System gewünscht wird, das zum Auffinden entweder des Zündwinkels eines ausgewählten Zylinders oder des wahren mittleren Zündwinkels aus sämtlichen Zylindern eines Verbrennungsmotors arbeiten kann. Um eine derartige doppelte Arbeitsweise zu erreichen, ist ein zusätzlicher Schalter 75 vorgesehen, mit dem sich das System so einstellen läßt, daß über eine Leitung 76 ein Impuls von der Zündkerze Nr. 1 empfangen wird, oder so, daß von einer Spulenleitung 77 ein Impuls empfangen wird, wenn die Leitung 76 statt an der Zündkerze 26 an der Spule liegt. Befindet sich der Schalter in der mit »Spule« bezeichneten Stellung, so muß die Leitung 76 an der Spulenleitung 77 liegen; befindet sich der Schalter 75 in der mit »Zündkerze Nr. 1« bezeichneten Stellung, so muß die Leitung 76 mit der zu der Zündkerze 31 (Zündkerze Nr. 1) führenden Leitung 26 verbunden sein.

In dem doppelten System nach Fi g. 5 ist ferner der Betriebsartenschalter 47 vorgesehen, um für die oben beschriebenen Zwecke auf Lauf oder Test umzuschalten.

Für die Berechnung des Zündwinkels und der Drehzah! über eine größere Anzahl von Umdrehungen ist ein Schalter 48 zur Auswahl der Anzahl von Mittelwerten vorgesehen.

Wird der Schalter 75 nach Fig. 5 in seine der Zündkerze Nr. 1 entsprechende Stellung gelegt, so wird mittels des Mitlelwertschalters 48 der mittlere Zündwinkel eines ausgewählten Zylinders über eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen ermittelt.

Befindet sich dagegen der Schalter 75 in der Spulenstellung, so findet der Mitterwertschalter den Wert des Zündwinkels dadurch auf, daß 2, 4, 8 usw.

κι vollständige Motorzyklen gemittelt werden. Die Apparatur bestimmt dabei also den wahren mittleren Zündwinkel des Prüfmotors zwei oder mehrere getrennte Male, inittelt die verschiedenen erhaltenen Werte und stellt diese Zahl an der Zündwinkel-Anzeige

υ dar.

Die Apparatur nach F i g. 5 kann manuell außerhalb eines automatisierten Prüfstands gemäß F i g. 1 benutzt oder in einem Prüfstand eingebaut sein.

Die beschriebene Vorrichtung kann auch bei Motoren mit Festkörper-Zündsystem verwendet werden. Es ist heutzutage eine große Vielzahl von Festkörper-Zündsystemen vorhanden, von denen hier nicht alle gezeigt werden können; eines davon, das derzeit weit verbreitet ist, zeigt F i g. 6, wobei der mit 85 bezeichnete Kasten die verschiedenen Bauteile des Festkörpersystems darstellt, die auf dem vorliegenden Gebiet der Technik bekannt sind und hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen.

Das Festkörper-Zündsystem 85 weist eine Spulenieiso tung 77 auf, die an den Verteiler 38 angeschlossen ist Von der Spulenleitung 77 wird über die Leitung 76 ein Zündsignal aufgenommen, wobei die übrige Arbeitsweise des Systems identisch mit der oben beschriebenen Arbeitsweise ist.

Handelt es sich bei dem Festkörper-Zündsystem nicht um den in F i g. 6 dargestellten Typ, so ist die Leitung 76 in sonstiger geeigneter Weise an das System angeschlossen, um ein Zündsignal aufzunehmen, wobei dieses Signal in der obenerwähnten Art verwendet wird.

■40 Falls es die besondere Natur des empfangenen Zündsignals erfordert, können geeignete Änderungen in der Steuerschaltung vorgenommen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnun^-n

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des mittleren Zündwinkels einer Brennkraftmaschine unter Verwendung von Impulsen fester Frequenz, wobei diese Impulse während eines ersten Zeitintervalls gezählt werden, das von zwei einen vollen Maschinenzyklus bestimmenden oberen Totpunkten eines ausgewählten Kolbens begrenzt ist, und gleichzeitig während weiterer Intervalle, die jeweils von einem Kolbentotpunkt und dem den einzelnen Kolben entsprechenden Zündpunkt begrenzt sind, wobei die Anzahlen sämtlicher während der weiteren Intervalle gezählter Impulse summiert und diese Summe unter Berücksichtigung eines konstanten Multiplikationsfaktors durch die Anzahl der während des ersten !ntervalls gezählten Impulse dividiert wird, und wobei der so gebildete Quotient zur Anzeige und/oder zur entsprechenden Justierung des Zündverteilers an der jeweils geprüften Brennkraftmaschine verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß alle weiteren Intervalle mit demjenigen Totpunkt des ausgewählten Kolbens begonnen werden, der dem Zündpunkt des jeweiligen Kolbens unmittelbar vorausgeht, daß als konstanter