DE2436421C3 - Vorrichtung zur elektronischen Verstellung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 22 11 315 ist eine von verschiedenen Parametern abhängige Steuerung des Zündzeitpunktes beschrieben, welche einen unterlagerten Regelkreis zur Nachführung eines elektrischen Verstellsystems enthält. Damit kontrolliert werden kann, ob das Verstellsystem in der richtigen Weise arbeitet, wird dort die Verwendung eines bistabilen Flip-Flops vorgesehen, durch welchen ein sonst erforderlicher Verstellwinkel-Geber eingespart werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Regelung des Zündzeitpunktes zu erzielen, die zu einer Optimierung der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine führt. Diese Aufgabe kann mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst werden. Mit einem solchen, einer üblichen Steuerung des Zündzeitpunktes überlagerten Regelung wirkt die Verstellung des Zündwinkels sich unmittelbar in einer Veränderung der für die Grundsteuerung vorgesehenen Ausgangsgröße bzw. Ausgangsgrößen aus. Wenn nach dem Vorschlag des Anspruchs 2 als zündwinkelabhängiger Betriebsparameter-Istwert der Regelung die Temperatur eines in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors oder Katalysators verwendet ist, kann die Regelstrecke Katalysator bzw. Reaktor-Temperaturfühler-Zündversteller-Brennraum so arbeiten, daß bei kaltem Katalysator bzw. Reaktor die Zündung nach Spät verstellt wird und demgemäß die als Ausgangsgröße dienende Temperatur entsprechend dem maximal nötigen Regelhub sehr rasch auf den optimalen Wert ansteigt. In ähnlicher Weise kann eine Optimierung des Betriebsverhaltens erzielt werden, wenn in der in Anspruch 3 angegebenen Weise die Regelung in Abhängigkeit von einem unteren Grenzwert des Rundlaufs der Brennkraftmaschine arbeitet oder nach Anspruch 4 in Abhängigkeit von der Konzentration an Abgasbestandteilen, bevorzugt von NO arbeitet

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch wiedergegebener Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert Es zeigt F i g. 1 eine elektronische Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes in ihrem Blockschaltbild und

Fig.2 ein zu dieser Vorrichtung gehörendes Übersichtsbild.

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsausführung am Beispiel einer Katalysatortemperaturregelung mit Hilfe eines Hochtemperatur-NTC-Widerstandes und

Fig.4 eine andere Schaltungsausführung mit einem als Temperaturfühler dienenden Thermoelement.
F i g. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zum zusätzlichen Eingriff in die Summierschaltung eines elektronischen Verstellsystems.

Die in den F i g. 1 und 2 wiedergegebene Vorrichtung umfaßt einen Kurbelwellengeber 1, welcher bei jeder Umdrehung atr Kurbelwelle einer mit der Vorrichtung ausgerüsteten, in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Brennkraftmaschine mindestens zwei Startimpulse Js und mindestens einen drehwinkelabhängigen Winkelimpuls Jw liefert. Sowohl die Startimpulse Js als auch die Winkelimpulse Jw werden einem Digital-Analog-Wandler 2 zugeführt, der einen im einzelnen nicht näher angedeuteten elektronischen Zähler enthält und auf einen Komparator 3 einwirkt, welcher über eine Rückstellungsleitung 4 Rückstellimpulse Jr zu liefern vermag, mit welchen der Zähler des Wandlers 2 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann. Außerdem liefert der Komparator 3 Auslöseimpulse für eine bei 5 angedeutete Transistor-Spiilen-Zündeinrichtung mit nachgeordnetem, im einzelnen nicht näher dargestellten Verteiler 6, über welchen in der durch die

■to Bauweise der Brennkraftmaschine festgelegten Zündfolge die erzeugten Zündfunken an die jeweilige, einem der Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnete Funkenstrecke 7 geleitet werden. Der Komparator 3 bildet zusammen mit der Zündeinrichtung 5 ein elektronisches Verstellsystem bekannter Art, beispielsweise nach der Dl-C)S 22 11 315 oder 22 28 387.

Die Winkelimpulse /w werden außerdem einem Drehzahl-Spannungs-Wandler 8 zugeführt, der an seinem Ausgang eine zur Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionale .Steuerspannung Un aufweist. Diese Spannung ist an einem Funktionsgenerator 11 wirksam, welcher zusammen mit zwei weiteren Funktionsgeneratoren 12 und 11 auf einen Siimmierver· stärker 15 steuernd einwirkt, an dessen Ausgang der Komparator 3 angeschlossen ist. Auf die beiden anderen Funktionsgeneratoren 12 und 1.1 wirkt ein Meßwert wandler 16 ein, an dessen Eingang der jeweils im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine herrschende Druck ρ und im dargestellten Ausführungsbeispiel der öffnungswinkel iv der Drosselklappe der Brennkraftmaschine als Steuergrößen liegen. Der Meßwertwandler 16 liefert an den Funktionsgenerator 12 eine vom Saugrohrdruck ρ der Brennkraftmaschine abhängige Steuerspannung Up und an den Funktionsgenerator 13

b5 eine vom öffnungswinkel w der Drosselklappe der Brennkraftmaschine abhängige Steuerspannung Uw. Insgesamt ergeben die Baugruppen 1 bis 16 eine Steuerung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von

der Drehzahl η, dem Ansaugluftdruck ρ und dem Öffnungswinkel w der Drosselklappe der Brennkraftmaschine.

Dieser Steuerung ist erfindungsgemäß ein Regelkreis überlagert, der in Fig.2 näher dargestellt iirt und in Abhängigkeit von der als Ist-Wert dienenden Temperatur arbeitet, welche in einem Katalysator herrscht, welchem die aus den Brennräumen 19 der Brennkraftmaschine austretenden Verbrennungs-Gase zugeleitet werden. Die Temperatur im Katalysator 20 wird mit Hilfe eines Temperaturfühlers 21 erfaßt, der als NTC-Widerstand oder als Thermoelement ausgebildet sein kann. Der Temperaturfühler 21 ist an einem Verstärker 22 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem der beiden Eingänge eines Reglers 23 verbunden ist is Dem zweiten Eingang des Reglers 23, der als Zwei-Punkt-Regler, als Proportional-Regler oder als Integral-Regler ausgeführt sein kann, wird eine dem Sollwert der zu regelnden Katalysator-Temperatur entsprechende Spannung Us zugeführt. /\n den Ausgang des Reglers 23 ist ein Begrenzer 24 angeschlossen, durch welchen der Regelhub und demzufolge die dem Summierer 15 und über diesen der Verstelleinrichtung 3 zugeführte Steilgröße Ur innerhalb festgelegter Grenzwerte gehalten wird.

Im einzelnen kann der Verstärker 22 und der diesem nachgeschaltete Regler gemäß F i g. 3 aufgebaut sein. In der dort wiedergegebenen Schaltung liegt ein als Temperaturfühler dienender NTC-Widerstand 31 in Reihe mit einem Vorwiderstand 32 zwischen einer gemeinsamen Masseleitung 33 und einer gemeinsamen Plusleitung 34. Zwei Fest widerstände 35 und 36 liegen ebenfalls in Reihe zueinander zwischen diesen beiden Leitungen und bilden zusammen mit dem NTC-Widerstand 32 und dem Vorwiderrtand 32 eine Widerstandsbrücke, deren Diagonalpunkte jeweils mit einem der beiden Eingänge eines Operationsverstärkers 37 verbunden sind. Über einen Widerstand 38 ist an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 37 eint. der beiden Eingänge eines zweiten Operationsverstärkers 40 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Widerstand 41 mit diesem Eingang rückgekoppelt ist. Der andere Eingang des Operationsverstärkers 40 liegt am Verbindungspunkt eines Festwiderstandes 42 und eines einstellbaren, den jeweiligen Temperatur-Sollwert des Katalysators 20 bestimmenden Widerstandes 43. Infolge des Rückführwiderstandes 41 arbeitet der Operationsverstärker 40 als Proportional-Regler. Von seinem Ausgang führt ein ebenfalls einstellbarer Widerstand zum Summierverstärker 15 und von dort zur Verstelleinrichtung bzw. zum Komparator 3.

Die Schaluingsanordnung nach F i g. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 im wesentlichen lediglich dadurch, daß als Temperaturfühler 21 ein Thermoelement 46 verwendet und am einen der beiden Eingänge des ersten Operationsverstärkers 37 angeschlossen ist Im Gegensatz zu Fig. 1 arbeitet der Operationsverstärker 40 nach F i g. 4 als Integral-Regler, weil sein über den einstellbaren Widerstand 45 mit dem Summierverstärker 15 verbundener Ausgang über einen Integrier-Kondensator 47 auf den ersten der beiden Eingänge des Operationsverstärkers rückgeführt ist

Das in F i g. 5 wiedergegebene Schaltbild betrifft eine einfache und zweckmäßige Ausführungsform für den in Fig. 1 bis 15 angedeuteten Summierverstärker. Der dargestellte Summierverstärker enthält einen ersten Operationsverstärker 5t und einen diesem nachgeschalteten zweiten Operationsverstärker 52. Dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 51 wird über einen einstellbaren Widerstand 53 eine Steuerspannung zugeführt, die von einem für »Frühverstellung« vorgesehenen, nicht näher dargestellten Funktionsgeber geliefert wird. Zwischen diesem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 51 und dessen Ausgang, der über einen Widerstand 54 an den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 52 geführt ist, liegt ein Rückkopplungswiderstand 55, der einen weitgehend linearen Verlauf der Verstärkung der über den Widerstand 53 zugelührten Eingangssignale sicherstellt. In entsprechender Weise ist für den zweiten Operationsverstärker 52 ebenfalls ein Rückkopplungswiderstand 56 vorgesehen. An den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 52 ist über einen einstellbaren Widerstand 57 die als Stellgröße wirkende Ausgangsspannung i/rdes Reglers 23 angelegt. Ein zusätzlicher Widerstand 58 dient dazu, eine weitere Steuerspannung zuzuführen, welche von einem nicht dargestellten für »Spatverstellung« vorgesehenen Funktionsgeber geliefert wird. Dieser Sieuerspannung wird die Regelspannung Ur überlagert, wobei der Regelhub in der oben beschriebenen Weise einer Begrenzung unterliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektronischen Verstellung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen, bei welcher für einen vom jeweiligen Zündwinkel abhängigen Betriebsparameter mit Hilfe eines Meßwertwandlers eine elektrische Spannung gebildet und über ein vollelektronisches oder mit Servokraft betätigtes Verstellsystem in einen entsprechenden, mechanischen Zündwinkel umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellsystem Teil eines geschlossenen Regelkreises ist, der den Meßwertwandler, die Brennkraftmaschine und das Verstellsystem umfaßt, wobei der Regelkreis einer Grundsteuerung, insbesondere einer drehzahlabhängigen Grundsteuerung überlagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zündwinkelabhängiger Betriebsparameter-Istwert der Regelung die Temperatur eines in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors oder Katalysators verwendet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in Abhängigkeit von einem unteren Grenzwert des Rundlaufs der Brennkraftmaschine arbeitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in Abhängigkeit von der Konzentration von Abgasbestandteilen, bevorzugt von NO, arbeitet.