DE2511920A1

DE2511920A1 - Elektronische zuendzeitpunktverstelleinrichtung

Info

Publication number: DE2511920A1
Application number: DE19752511920
Authority: DE
Inventors: David W Richards
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1975-10-02
Also published as: FR2264985B3; BR7501576A; US3955723A; SE7503086L; FR2264985A1; JPS50129833A

Description

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einer festen Zahl ist. Die Einrichtung weist ferner einen Zähler und eine Gattervorrichtung auf, die auf die Zeit steuervorrichtung anspricht, damit dem Zähler die Impulse in der ersten Folge vnn Impulsen aufgegeben werden, die während der vorbestimmten festen ^eitperiode auftreten. Die zweite Folge von Impulsen wird ferner dem Zähler zugeführt, und wenn der Zählwert im Zähler die feste Zahl erreicht hat, werden die Zündkerzen in der Maschine gezündet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung für Brennkraftmaschinen, und insbesondere auf eine Zündzeitpunktverstelleinrichtung, die aus verhältnismäßig wenigen einfachen Komponenten besteht und die auf einfache Weise so modifiziert werden kann, daß jede gewünschte ZündzeitpunktverStelleinrichtungskurve erzielt werden kann.

In den vergangenen Jahren wurde intensiv an der Entwicklung elektronischer Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen gearbeitet, um die herkömmlichen umlaufenden Verteiler mit Spule und Unterbrecherstelle zu ersetzen, die viele Jahre verwendet wurden. Eine dieser früheren Einrichtungen hat einen Kondensator zur Ansammlung einer Ladung elektrischer Energie verwendet. Im richtigen Zeitpunkt während des Betriebes der Maschine wird dabei der Kondensator über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen, und die in der Sekundärwicklung des Transformators induzierte Spannung wird einer herkömmlichen Zündkerze zugeführt, die eine Zündung in den Zylindern der Maschine zum gewünschten Zeitpunkt ergibt.

Eines der grundlegenden Probleme bei derartigen Zündeinrichtungen ist die einwandfreie Zeiteinstellung der Entladung des Kondensators, die den Zeitpunkt für die Zündung des Brennstoffes in der Maschine bestimmt.

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Es ist seit langem bekannt, daß die richtige Zeiteinstellung der Zündkung der Zündkerzen in einer Brennkraftmaschine eine Funktion einer Anzahl von Parametern, einschließlich der Maschinendrehzahl ist. Generell ist es erwünscht, "bei zunehmender Maschinendrehzahl den Zeitpunkt zu verstellen, wobei die Zündung etwa im oberen Totpunkt des Kolbenhubes bei niedrigen Maschinendrehzahlen und fortschreitend früheren Zeitpunkten bei höheren Maschinendrehzahlen auftritt.

Bei herkömmlichen, bekannten Zündeinrichtungen wurde üblicherweise eine Zündzeitpunktverstellung mit der Maschinendrehzahl dadurch erreicht, daß ein Unterbrechernocken verwendet wurde, der durch Gewichte in Umlauf gebracht wurde, die von der Verteilerwelle in Drehung versetzt wurden, wenn die Maschine umlief. Wenn eine derartige Anordnung in elektronischen Zündeinrichtungen, z.B. der vorbeschriebenen Art verwendet wurde, wurden eine Reihe von Vorteilender elektronischen Zündeinrichtung aufgehoben.

Bei der Entwicklung von elektronischen Zündeinrichtungen war auch erwünscht, eine elektronische Einrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes in diesen Einrichtungen unldie gewünschte Zündzeitpunktverstellung bei erhöhter Maschinendrehzahl vorzusehen.

Wenn Kosten oder Zuverlässigkeit des Betriebes keine ausschlaggebende Rolle spielen, ist das Problem teineswegs schwierig. Der heutige Stand der Computertechnik bringt mit sich, daß selbst einfache Digitaleomputer mit Geschwindigkeiten arbeiten, die wesentlich höher sind als sie_: selbst mit den schnellsten Verbrennungskraftmaschinen erzielt werden können, so daß es lediglich notwendig wäre, einen derartigen Computer so zu. programmieren, daß eine gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve erhalten wird und dann den Computer mit Signalen zu speisen, die die Maschinendrehzahl und die augenblickliche Winkelstellung der Welle der Maschine angeben. Der Computer kann dann die notwendigen

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Steuersignale für die elektronische Zündeinrichtung erzeugen, so daß eine äußerst genaue Zeitsteuerung für die Entladung an den Zündkerzen in der Maschine erzielt wird.

Eines der Hauptanwendungsgebiete von Brennkraftmaschinen ist gedoch die Automobilindustrie, und es ist "bekannt, daß in diesem Industriezweig Kosten und Zuverlässigkeit außergewöhnlich wichtige Faktoren "bei der Konstruktion sind Diese Faktoren "bestimmen, daß die Steuereinrichtung zur Erzielung des erwünschten Ergebnisses möglichst wenige und eim. ache Komponenten verwenden. Diese Faktoren bestimmen ferner auch, daß die Einrichtung in der verhältnismäßig ungünstigen Umgebung einer Brennkraftmaschine arbeiten muß. Die Verwendung kleiner Digitalcomputer scheidet deshalb unter Beachtung dieser Faktoren aus.

Eine derartige Steuereinrichtung ist z.B. in US-PS 3.696.303 beschrieben. Bei dieser Einrichtung ist auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ein Rad aufgebracht, das eine "Vielzahl von Zähnen um seinen äußeren Umfang besitzt. Es sind ferner zwei Wandler vorgesehen, die Impulse in Abhängigkeit von dem Passieren dieser Zähine erzeugen. Die auf diese Weise erzeugten Impulse werden über entsprechende Gatterschaltungen einem einzelnen Zähler aufgegeben, der ein Ausgangszündsignal ergibt, wenn er einen bestimmten Zählwert" erreicht» Impulse aus dem ersten Wandler werden in den Zähler nur während einer festen Zeitperiode eingegattert, die durch einen-monostabilen Multivibrator bestimmt wird. Die Anzahl von Impulsen, die dem Zähler aus dem Wandler aufgegeben werden, ist somit eine lineare Funktion der Kaschinendrehahl, wobei mehr Impulse bei höheren Maschinendrehzahlen aufgegeben werden. Der zweite Wandler und die Zähne auf dem Rad sind so ausgelegt, daß Impulse in dem zweiten Wandler nur erzeugt werden, nachdem Impulse aus dem ersten Wandler nicht mehr in den Zähler eingegattert werden. Es sind somit bei höheren Maschinendrehzahlen weniger Impulse aus dem zweiten Wandler

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erforderlich, bevor der Zähler seinen vorbestimmten Zählwert erreicht hat, das Zünden erfolgt in einer früheren Winkelposition der Kurbelwelle, und die Zeitsteuerung der Maschine wird verstellt, wenn die Maschinendrehzahl zunimmt.

Der wesentlichste Nachteil einer derartigen Einrichtung besteht darin, daß die einzige Zündzeitpunktverstellkurve, die erzielt werden kann, eine lineare Kurve ist, in der die Zeitsteuerung sich linear mit der Maschinendrehzahl verstellt. Die meisten Brennkraftmaschinen erforderlietee-n eine Zündzeitpunktverstellungskurve, die zusammengesetzt nicht-linear ist. Eine derartige

Zündtypische ^eitpunktverstellkurve kann bei niedrigen Maschinendrehzahlen ziemlich flach sein, bei mittleren Maschinendrehzahlen verhältnismäßig steil sein und weniger steil oder sogar flach bei höheren haschinendrehzahlen sein. Diese Art der gewünschten Zündzeirpuiiktverstellkurve kann mit einer Einrichtung der vorbeschriebenen Art nicht erreicht werden.

Eine Steuereinrichtung, die versucht hat, diese Probleme zu beheben, ist Gegenstand der US-PS 3·738.339· Bei dieser Einrichtung nimmt die Brennkraftmaschine auf ihrer Kurbelwelle ein Scheibenbauteil auf, das 360 in gleichem Abstand längs des Umfanges voneinander versetzte Zähne besitzt. Ein magnetischer Fühler ist auf der Maschine in der Nähe des Scheibenbauteiles angeordnet, und dieser Fühler zeigt das Passierender Zähne an und erzeugt 360 Impulse bei jeder Umdrehung der Maschine oder einen Impuls pro Grad Umdrehung der Maschine. Diese Signale werden über ein Gatter einer Steuerschaltung aufgegeben. Es ist ein weiterer Fühler vorgesehen, der das Gatter eine vorbestimmte Anzahl von Graden, z.B. 60°, vor Steuerung des oberen Totpunktes des Zylinders wirksam macht. Wenn das Gatter auf diese Weise wirksam gemacht ist, werden die Impulse, die für jeden Grad der Umdrehung der Maschine erzeugt worden sndt, der Zählerschaltung aufgegeben, und wenn die Zählerschaltung bis 60 .gezählt hat, wodurch angezeigt ist, daß der gewünschte Zylinder nunmehr den

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oberen Totpunkt erreicht hat, wird ein Ausgangs signal aus der Zählerschaltung entsprechenden Schaltungen zur Einleitung der Zündung der Zündkerze zugeführt.

Zu diesem Zeitpunkt setzt sich der Zähler selbst zurück und zusätzliche Zeitgsteuerschaltungen machen weiterhin das Eingangs-'gatter wirksam, damit zusätzliche Impulse von dem Positionsfühler der Zählerschaltung aufgegeben werden können. Über eine verhältnismäßig komplizierte Schaltanordnung mit verschiedenen Zeitsteuerschaltungen ist die Zeitdauer, die das Eingangsgatter wirksam bleibt, eine Funktion der Maschinendrehzahl, wobei das Gatter über längere Zeitperioden bei niedrigeren Maschinendrehzahlen und über kürzere Zeitperioden bei höheren Maschinendrehzahlen x»jirksam gemacht ist. Dies führt dazu, daß zusätzliche Impulse in die Zählerschaltung eingeführt werden, wobei die Anzahl dieser Impulse eine nichtlineare Funktion der llaschinendrehzahl ist. Bei der nächsten Umdrehung, wenn das Eingangsgatter erneut in der Weise wirksam gemacht wird, daß 60° vor dem Totpunkt Impulse aus dem Positionsfühler in die Zählerschaltung geführt werden, sind weniger Impulse zum Laden der Zählerschaltung auf die Kapazität von 60 Impulsen erforderlich, um eine Zündung der Zündkserze zu erreichen, und.die Zündkerze wird an einer Stelle vor dem Totpunkt gezündet, die eine Funktion der Mascßinendrehzah'l ist, und ergibt die getirünschte Zündzeitpunktverstellfunktion«

Eine derartige Zündzeitpunktver-stelleinrichtung hat eine Reihe von Nachteilen. Erstens benötigt diese Einrichtung eine verhältnismäßig große Anzahl von Bestandteilen und Schaltungen,Dadurch werden die Kosten erhöht und es wird die Zuverlässigkeit verringert, da bekannt ist, daß die Zuverlässigkeit einer elektronischen Schaltung umgekehrt proportional zur Anzahl der Komponenten in der Schaltung ist. Zweitens ist - was noch ein entscheidender Nachteil ist - für eine gegebene Schaltung die Zündzeitpunktverstellkurve fest, und falls erwünscht ist, eine andere Zündzeitpunktverstellkurve zu erreichen, muß das System vollständig

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geladen v/erden. Nachd-em bekannt ist, daß unterschiedliche Maschinen und selbst unterschiedliche Anwendungsfälle der gleichen Haschine unterschiedliche Zündzeitpunktverstellungskurven erfordern, wäre es wesentlich zweckmäßiger, wenn durch verhältnismäßig einfache Einstellung oder Änderung einer der Komponenten die Sündzeitpunktkurve in eine andere gewünschte Form geändert werden könnte. Falls dies möglich wäre., könnte ein Hersteller die gleiche Zündzeitpunktverstelleinrichtung für seine gesamte Produktion verv/enden und lediglich die erforderlichen Einstellungen vornehmen, damit die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve für unterschiedliche Maschinen in der Herstellung erzielt werden kann.

Ziel eier Erfindung ist somit eine verbesserte elektronische Zündzeitpunktverstelleinx-ichtung, die billig in der Herstellung und "zuverlässig im Betrieb ist, bei der ein Minimum an Komponenten erforderlich ist, und die auf einfache V/eise so modifiziert werden kann, daß jede gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve erreicht werden kann.

Greiaäß der Erfindung wird bei einer Zündzeitpunktverstelleinrichtung zur Steuerung des Zündens «sä. von Zündkerzen in einer Brennkraftmaschine, bei der die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve eine nichtlineare Funktion der Maschinendrehzahl ist, mit einer Impulserzeugervorrichtung, die auf die Drehung der Welle der Haschine anspricht und eine erste Folge von Impulsen mit einem ersten Bezugsimpuls und eine Vielzahl zusätzlicher Impulse, sowie eine zweite Folge von Impulsen, die die Winkelposition der Welle der Maschine selektiv zu einer vorbestimmten V/inkelposition erzeugt, einer Zeitsteuervorrichtung, die mißt, wann eine bestimmte feste Periode nach dem Auftreten des ersten Bezugseimpulses in der ersten Folge vnn Impulsen verstrichen ist, einem Zähler, einer Gattervorrichtung, die auf die Zeitsteuervorrichtung anspricht, und dem Zähler die Impulse in der ersten Folge von Impulsen aufgibt, welche während der vorbestimmten festen Zeitperiode auftretxr, eirer Vorrichtung, die die zweite Folge von Impulsen

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dem Zähler aufgibt, und einer Vorrichtung, die auf den Zählwert im Zähler anspricht, wenn ein vorbestiiDinter Zählwert zum Zünden der Zündfunken in der Maschine erreicht ist, vorgeschlagen, daß der Helativabstand der Impulse in der ersten Folge von Impulsen und der Relativabstand der Impulse in der zweiten Folge von Impulsen eine Funktion der festen Zeitperiode, welche durch die Zeitsteuervorrichtung gemessen wurde, und voneinander ist, derart, daß für eine gegebene Haschinendrehzahl bei der Winkelposition der Welle der Maschine, bei der ein Zünden der Zündkerzen durch die Zündzeitpunktverstellkurve für die gegebene Maschinendrehzahl angezeigt wird, diß Summe der Anzahl von Impulsen in der ersten Folge von Impulsen, die während der festen, durch die Zeitsteuervorrichtung gemessenen Zeitperiode aufgetreten sind, und der Anzahl von Impulsen, die in der zweiten Folge von impulsen aufgetreten sind, gleich dem vorbestimmten Zählwert im Zähler zum Zünden der Zündkerzen in der Maschine ist, und daß wenigstens einer der Helativabstände der Impulse in der ersten Folge von Impulsen und der Helativabstand der Impulse in der zweiten Folge von Impulsen ein nichtlinearer He1ativabstand ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Zündzeitpunktverstellkurve eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten auf, deren jeder eine entsprechende, vorbestimmte Neigung hat. Der Helativabstand der Impulse in der ersten Folge von Impulsen ist lichtlinear, so daS die Folge von Impulsen eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten aufweist, deren jeder einem entsprechenden der Abschnitte in der Zündzeitpunktverstellkurve entspricht, wobei die Impulse in Jedem Abschnitt der Folge von Impulsen eine Wiederholrate besitaen, die proportional der Neigung des entsprechenden Abschnittes der Zündzeitpunktverstellkurve sowie der Drehzahl der Maschine ist. Die Impulse in der zweiten Folge von Impulsen sind dann linear versetzt und geben die Winkelposition der Welle der Haschine relativ zu einer vorbestimmten Winkelposition, z.ii. dem Totpunkt eines der Zylinder in der Maschine an.

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nachstellend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Ji¹Ig. 1 eine typische Zündzeitpunktverstellkurve für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Zeitsteuerringanordnung zur Verwendung Lei der "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fi,:. 3 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 2,

Fig. 4- und 5 in vergrößertem Maßstab Ansichten eines Teiles der Zeitsteuerringe nach den Figuren 2 und 3?

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild des elektronischen Teiles der Einrichtung,

Fig. 7 die Zündzeitpunktverstellkurve nach Fig. 1, in die eingetragen ist, wie mit der Erfindung diese Kurve erreicht wird,

Fig. 8 eine andere Zündzeitpunktversteilkurve, in die eingetragen ist, wie diese Kurve mit der Erfindung erreicht wird,

Fig. 9 eine weitere Zündzeitpunktverstellkurve, aus der hervorgeht, wie der Relativabstand der Impulse in der ersten und zweiten Folge von Impulsen eine Funktion der festen Zeitperiode und voneinander ist, und wie diese Relativabstände bestimmt werden, und

Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine typische Zündzeitpunktverstellkurve für eine Brennkraftmaschine, bei der bestimmte Verstellwinkel der Zündung der Zündkerze für bestimmte Maschinendrehzahlen erwünscht sind.

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Bei der dargestellten Kurve ist davon ausgegangen, daß es erwünscht ist, die Zündkerze am oberen Totpunkt oder bei einem Verstellwinkel von 0° für alle Maschinendrehzahlen zwischen O und 900 Umdrehungen pro Minute, bei einem Verstellw±kel von 7° vor dem Totpunkt, bei einer Maschinendrehzahl von I3OO Umdrehungen pro Hinute mit einer linearen Neigung der Verstellkurve zwischen 900 und I3OO Umdrehungen pro Minute und bei einem Verstellwinkel von 11 vor dem oberen TotpLinkt bei einer Maschinendrehzahl von 2300 Umdrehungen pro Minute mit einer linearen Neigung der Verstellkurve zwischen I30G und 2300 Umdrehungen pro 'Minute zu zünden und die Zündung der Maschine bei einem Verstellwinkel von 11 vor dem oberen Totpunkt für¹ alle Maschinendrehzahlen über 2300 Umdrehungen pro Minute fortzusetzen. Die dargestellte Kurve soll lediglich zeigen, wie durch Verwendung vorliegender Erfindung, die nachstehend im einzelnen beschrieben wird, eine gewünschte Verstellung erzielt werden kann, die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf diese spezielle Kurve beschränkt.

Die Kurve nach Fig. 1 kann als aus vier aufeinanderfolgenden Abschnitten bestehend angesehen werden, wobei jeder Abschnitt eine entsprechende Neigung besitzt; der erste Abschnitt 2 hat eine sehr flache Neigung, die 0° sein kann, und liegt zwischen den Maschinendrehzahlen von 0 und 900 U/min; der zweite Abschnitt 4 hat die größte Neigung und liegt zwischen den Maschinendrehzahlen 900 und I3OO U/min; der dritte Abschnitt 6 hat eine kleinere Neigung und liegt zwischen den Maschinendrehzahlen I3OO und 23OO U/min, und der vierte Abschnitt 8 verläuft wiederum etwa horizontal und umfaßt alle Maschinendrehzahlen über 2300 U/min.

Nach vorliegender Erfindung ist eine Impulserzeugungsvorrichtung vorgesehen, die auf die Drehung der Welle der Maschine anspricht und zwei Folgen von digitalen Impulsen erzeugt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist .die erste Folge von

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Impulsen eine Vietehl von aufeinanderfolgenden Abschnitten auf. deren jeder einem entsprechenden der Abschnitte 2, 4, 6 und 8 der ZündzeitOunkt-verstellkurve nach Fig. 1 entspricht, wobei die Impulse in jedem Abschnitt der ersten Folge von Impulsen eine V/ie de χ·1ιο Irate besitzen, die proportional der Neigung des entspre^- chenden Abschnittes der Ziindzeitpunktverstellkurve ist. Die zweite Folge von Impulsen, die durch die Impulserzeugungsvorrichtung erzeugt wird, zeigt die viinkelposition der Welle der Haschine relativ zu einer vorbestimmten Winkelposition der Welle, z.B. der Winkelposition der Welle entsprechend dem oberen Totpunkt des betreffenden Zylinders, an. Me Figuren 2, 3₅ 4 und ^lj zeigen die entsprechende Aus führung si' orni zur Erzeugung diener beiden Folgen von Inpulsen.

£'ig. 2 ist eine Vorderansicht einer Zeitsteuerringanordnung zur Erzeugung der vorbeschriebenen Folgen von Impulsen, und Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 2. Die folgende Beschreibung gilt den Figuren 2 und 3 gleichzeitig.

Figuren 2 und 3 zeigen den vorderen Teil einer Brennkraftmaschine 10 ra.it einer Abgabewelle 12. Sine itiemenscheibe 14 ist auf dem äußersten Teil der Welle 12 befestigt. Hach der bevorzugten Ausfühi'ungsform der Erfindung sind erste und zweite Zeitsteuerscheiben oder -ringe 16 und 18 auf der Welle 12 zwischen der Haschine 10 und der Kiemenscheibe 14 befestigt. Der erste Zeitsteuerring 16 ist in Fig. 2 nicht zu sehen, da er von dem ir.'i:iten Seitsteuerring 18 verdeckt wird.

.•/ie in Verbindung Kit den Figuren 4 und 5 nachstehend erläutert wird, weist jeder der beiden Zeitsteuerringe (Taktgeberringe) 16 und 18 eine Vielzahl von Zähnen auf, deren jeder einem der. Impulse in der ersten und zweiten Folge von zu erzeugenden Impulsen entspricht. Lin erster Fühler 20 ist auf der Haschine befestigt und ist in der Bähe des Umfanges des ersten Zeitsteuerringes 16 angeordnet, damit er den Vorbeilauf der Zähne au!' d<;n ^ ei te teuerring 16 an dem ersten Fühler 20 vorbei

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■abfühlt. Entsprechend ist ein zweiter Fühler 22 auf der Haschine 10 befestigt und in der ITähe des Umfanges des zweiten Zeitsteuerringes 18 angeordnet, damit er den Vorbeilauf der Zähne auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 an dem zweiten Fühler 22 vorbei abfühlt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zähne auf den Zeitsteuerringen 16 und 18 aus magnetischem Material hergestellt und die Fühler 20 und 22 sind magnetische Fühler. Es können jedoch für die Erzeugung der ersten und zweiten Folgen von Impulsen auch andere Arten von Sensoren, z.B. optische Fühler verwendet werden.

Der erste Zeitsteuerring 16 und der erste Fühler 20 erzeugen die vorbeschriebene erste Folge von Impulsen« Diese erste Folge von Impulsen weist eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten auf, deren jeder einem entsprechenden der Abschnitte 2, 4, 6 und 8 der Kurve nach Figur 1 entspricht, wobei die Impulse in jedem Abschnitt der Reihe von Impulsen eine Wiederholrate besitzen, die proportional der Neigung des entsprechenden Abschnittes der Zündzeitpunktverstellkurven ist. Die Art und Weise, in der dies erreicht wird, ist am besten der Fig. 4 zu entnehmen, die eine Rückansicht eines Teils des Umfanges des ersten Zeitsteuerringes 6 ist. Da die Figur 4 eine Rückansicht des ersten Zeitsteuerringes 16 ist, wird der Zeitsteuerring 16 durch die Abgabewelle 12 in der durch Pfeil 24 angedeuteten Richtung gedreht. Wie Figur 4 zeigt, weist der Umfang des Zeitsteuerringes 16 eine Vielzahl von Zähnen auf, von denen jeder beim Passieren des Fühlers 20 einen Impuls im Fühler 20 erzeugt. Die Zähne auf dem Zeitsteuerring 16 weisen einen ersten Zahn 26, eine zweite Gruppe von sieben Zähnen 28 und eine dritte Gruppe von vier Zähnen 30 auf. Der Abstand dieser Zähne ist wie dargestellt und definiert vier Abschnitte längs des Umfanges des Ringes 16. Der erste Abschnitt 32 liegt zwischen dem ersten Zahn 26 und dem ersten der Zähne 28, der zweite Abschnitt 34 wird durch die sieben Zähne 28 gebildet« Der dritte Abschnitt 36 ist durch die vier Zähne 30 dargeäsllt, und der vierte Abschnitt 38 wird von dem Teil des Singes 16 nach dem letzten der 0 B ο 4 Q / 0 7 s y

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Zähne 30 geformt. Der Abschnitt 32 entspricht dem Abschnitt 2 der Kurve nach Pig. 1, der Abschnitt 34- dem Abschnitt 4 dieser Kurve, der Abschnitt 36 dem Abschnitt 6 dieser Kurve und der Abschnitt 38 dem Abschnitt 8 der Kurve nach Fig. 1. Die Frequenz der Zähne auf jedem der Abschnitte des Zeitsteuerringes 16 entspricht der Neigung des entsprechend bezogenen Teiles der Zeitsteuerkurve nach Fig. 1. In den Abschnitten 32 und 38 des Zeitsteuerringes 16, die den Abschnitten 2 und 8 der Zeitsteuerkurve entsprechen, sind keine Zähne vorhanden, da die Neigung dieser ■ Abschnitte der Zeitsteuerkurve flach oder Null ist. Entsprechend ist der Abstand der Zähne 28 im Abschnitt 34 des Zeitsteuerringes 16 der engste Abstand von einem der Zähne und entspricht der maximalen Neigung des Abschnittes 4 der Zündzeitpunktverstellkurve, und der Abstand der Zähne 30 im Abschnitt 36 des Zeitsteuerringes 16 ist ein mittlerer Abstand und entspricht der mittleren Neigung des Abschnittes 6 der Zündzeitpunktverstellkurve. Wenn somit die Brennkraftmaschine mit einer konstanten Drehzahl umläuft, laufen die Zähne 26, 28 und 30 am Fühler 20 vorbei und erzeugen eine erste Reihe von Impulsen mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten, deren jeder einem entsprechenden der Abschnitte der Zündzeitpunktverstellkurve entspricht, wobei die Impulse in jedem Abschnitt der ersten Folge von Impulsen eine Wiederholrate besitzen, die proportional der Neigung des entsprechenden Abschnittes der Zündzeitpunktverstellkurve ist.

Wie sich aus der Beschreibung der Figur 6 weiter unten ergibt, ist bei der bevorzugten Ausführungsform die Gesamtzahl von Zähnen 26, 28 und 30 eine Funktion verschiedener Teile der elektronischen Komponenten der Einrichtung nach Fig. 6, wobei der erste Zahn 26 lediglich ein Rücksetzsignal erzeugt und die kombinierte Anzahl von Zähnen 28 und 30 um eins kleiner ist als der Zählwert, der im Zeitsteuerzähler 72 gespeichert werden muß, damit ein Zünden der Zündkerze erfolgt. Wie" sich ferner aus der Beschreibung der Figur 6 ergibt,' ist der Gesanfcabst and der Zähne 26, 28 und 30 eine Funktion der Zeitperiode des monostabilen Multivibrators 76, und dieser Gesamtabstand kann ver-

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ändert werden, wenn die Zeitperiode des monostabilen Multivibrators 76 entsprechend verändert wird.

Die zweite Reihe von Impulsen wird durch Zähne auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 erzeugt, wenn diese Zähne den zweiten Fühler 22 passieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auch diese Zähne aus magnetischem Material hergestellt, und der Fühler 22 ist ein magnetischer !fühler; im Rahmen vorliegender Erfindung kann jedoch auch jede entsprechende andere Form einer Positionsanzeigevorrichtung und eines Fühlers verwendet werden.

Fig. 5 zeigt eine Rückansicht des zweiten Zeitsteuerringes 18, der von der Abgabewelle 12 in der durch Pfeil 40 angedeuteten Richtung angetrieben wird. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind eine Vielzahl von Zähnen 42 auf dem Umfang angeordnet, um die Winkelposition der Welle 12 relativ zu einer vorbestimmten Winkelposition, vorzugsweise der Winkelposition der Welle 12 entsprechend dem oberen Totpunkt der betreffenden Zylinder entsprechend diesen Zähnen 42 anzuzeigen. Wenn ein Zahn 42 den Fühler 22 passiert, erzeugt der Fühler einen Impuls, der das Passieren der Zähne und damit die augenblickliche Winkelposition der Welle 12 anzeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zähne 42 um einen Grad um den Umfang des zweiten Zeitsteuerringes 18 versetzt angeordnet, es wird somit ein Impuls im Fühler 22 bei jedem Grad der Umdrehung der Welle 12 erzeugt, wenigstens während des Teiles der Drehung, bei dem die Zähne 42 in der Nähe des Fühlers 22 sind.. Die Lage des auflaufenden Zahnes 42 ist so gewählt, daß sie dem maximalen Verstellwinkel entspricht, für den die Einrichtung ausgelegt ist. Im Falle der in Figur 1 beschriebenen Kurve entspricht die Lage des Verstellzahnes 42 11 vor dem oberen Totpunkt des entsprechenden Zylinders.

Wie im einzelnen weiter unten in Verbindung mit der Beschreibung der Figur 6 erläutert wird, ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die gesamte Anzahl von Zähnen 42 gleich der Gesamtkapazität des Zeitgeberzählers ?2 der Figur 6.

Der zweite Zeitsteuerring 18 weist, wie sich am besten aus Fig.

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ergibt, eine Vielzahl von Abschnitten "von Zähnen 42 auf. Sie Anzahl solcher Abschnitte ist gleich der Hälfte der Anzahl der Zylinder der Maschine. Bei der dargestellten Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß die Haschine eine 6-Zylindermaschine ist. Entsprechend sind in Figur 2 drei solcher Abschnitte von Zähnen 42 dargestellt. Bei solchen Maschinen gehen die Kolben ■ paarweise nach oben und unten, wobei zwei Kolben gleichzeitig am oberen Totpunkt angelangen. Bei einer Viertaktmaschine jedoch gibt nur einer der Zylinder Leistung ab, nachdem er die obere Totpunktstelle erreicht hat, während der andere Zylinder seine Verbrennungsprodukte aus der vorausgehenden Umdrehung entlädt. Somit können die Zündkerzen in beiden Zylindern gleichzeitig gezündet werden, wobei dann ein Zylinder zündet und Leistung abgibt, während der Funken im anderen Zylinder überflüssig ist. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich nicht nur Bauteile insgesamt einsparen, sondern die Einrichtung wird auch wesentlich dadurch vereinfacht, daß nicht mehr erforderlieh ist, welcher Zylinder des Zylinderpaares Leistung abgibt und welcher im Auslaßabschnitt des Zyklus arbeitet. * zu bestimmen

.Dei dem bisher beschriebenen Teil der Erfindung wird die erste Keine von Impulsen im Fühler 20 erzeugt, und diese Impulse können als digitale Signale angesehen werden, die die augenblickliche Maschinendrehzahl anzeigen. In ähnlicher Weise kann die zweite Reihe von Impulsen im Fühler 22 erzeugt werden, und diese Impulsreihe kann als digitales Signal angesehen werden, das die augenblickliche Winkelposition der Abgabewelle 12 der Maschine anzeigt. Zur Beschreibung der Figur 6 wird der Fühler 20 nachstehend als Drehzahlfühler und der Fühler 22 als Positionsfühler bezeichnet.

Figur 6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm des elektronischen Teiles der Einrichtung nach vorliegender Erfindung. Der Drehzahlfühler 20 v/eist eine Aufnahmespule 60 auf, in der ein Impuls jedesmal dann erzeugt wird, wenn einer der Zähne 26, 28 oder 30 auf dem ersten Zeitsteuerring 16 am Fühler 20 vorbeiläuft. Dieser Ausgangsimpuls wird einer Spannungsvergleichsein-

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richtung 62 zugeführt, die eine feste Schwellwertspannung "besitzt und deren Ausgangssignal eine Hechteckwelle ist, die der Differenziereinrichtung 64 aufgegeben wird. Diese Differenziereinrichtung 64 weist als Ausgangs signal einen schmalen Impuls auf, der der Mitte des zugeordneten Zahnes auf dem Zeitsteuerring 16 entspricht.

Dieses Ausgangssignal der Differenziereinrichtung 64 wird dem Eingang eines Flip-Flop 66 aufgegeben, ferner auch dem Eingang des UND-Gatters 68. Wie nachstehend im einseinen beschrieben wird, war der Flip-Flop 66 vorher in seinen Ein™ oder Hach- Zustand gesetzt; das Ausgangssignal wird ferner dem anderen Eingang des UND_TGatters 68 aufgegeben. Da das UND-Gatter 68 Eingangssignale auf beiden Eingängen besitzt, ergibt sich ein Ausgangssignal zum ODER-Gatter 70, das ein Ausgangssignal zum Zeitsteuerzähler 72 und zum Zündbefehlszähler 7^ erigbt, wodurch diese beiden Elemente in ihren Anfangs- oder Nullzustand zurückgesetzt werden.

Auf diese Weise gewährleistet der erste Impuls, der im Drehzahlwird fühler 20 erzeugt wird, d.h.. der Impuls, der erzeugt, wenn der Zahn 26 am Drehzahlfühler 20 vorbeiläuft, daß der Zeitsteuerzähler 72 und der Zündbefehlszähler 7^ in ihren Anfangs- oder Hullzustand zurückgesetzt werden.

Der Anfangsimpuls, der im Drehzahlfühler 20 durch den Zahn 26 erzeugt wird, setzt auch den Flip-Flop 66 in seinen Niedrig-Zustand. Wenn dies eintritt, ist kein Eingangssignal mehr am zweiten Eingang des UUD-Gatters 68 vorhanden, und im Anschluß daran blockiert das UND-Gatter 68 jeden weiteren Impuls, der aufgegeben würde, indem Impulse im Drehzahlfühler 20 durch die anderen Zähne 28 und 30 auf dem ersten Zeitsteuerring 16 erzeugt werden.

Wenn der Flip-Flop 66 rückgesetzt wird, triggert er auch die monostabile Vorrichtung 76, die ein monostabiler Multivibrator sein kann, in den instabilen Zustand. Wenn dies auftritt, wird das Ausgangssignal aus der monostabilen Vorrichtung 76 der

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Eingangsklemme des UITD-Gatters 78 aufgegeben, deren andere Eingangskiemme Ausgangssignale aus der Differenziervorrichtung 64- aufnimmt. Solange die mono stabile Vorrichtung 76 in ihrem instabilen Zustand bleibt, wird das UND-Gatter 78 wirksam gemacht und läßt Impulse durch, die dieser anderen Eingangski emne aufgegeben v/erden, d.h. Ausgangsimpulse aus der Differenziervorrichtung 64, die durch das Passieren der Zähne 23 und 30 auf dem Zeitsteuerring 16 an dem Drehzahlfühler 20 vorbei erzeugt werden. Die Ausgangssignale aus dem UHD-Gatter 78 werden dann dem ODER-Gatter 80 aufgegeben, dessen Ausgang der Eingangsklemme des ZeitSteuerzahlers 72 aufgegeben werden. Solange die monostabile Vorrichtung 76 ihren instabilen Zustand einnimmt, werden Impulse, die durch das Passieren der Zähne 28 und 30 an dem Drehzahlfühler 20 vorbei erzeugt werden, d.h. die oben beschriebene erste Reihe von Impulsen der Eingangsklemme des Zeitsteuerzählers 72 aufgegeben, in welchem sie gezählt und gespeichert werden. Beim Ablaufen der instabilen Periode der monostabilen Vorrichtung 76 kehrt letztere in den stabilen Zustand zurück, wodurch das UND-Gatter 78 blockiert und das Passieren zusätzlicher Impulse aus dem Drehzahlfühler 20 zum Zeitsteuerzähier 72 verhindert wird.

Der Abstand zwischen den Zähnen auf dem ersten Zeitsteuerring 16 (i'ig. 4) und die Dauer der instabilen Periode der monostabilen Vorrichtung 76 sind so gewählt, daß zur Erzielung der Zündfunkenverstellkurve nach E"ig. 1 dann, wenn die Maschine mit genau 900 U/min läuft, der Abschnitt 32 des ersten Zeitsteuerringes 16 unter dem Fühler 20 genau während der Zeitperiode durchläuft, die die monostabile Vorrichtung 76 in ihrem instabilen Zustand ist. Für eine beliebige Motordrehzahl kleiner als 900 U/min werden keine von dem Drehzahlfühler 20 erzeugten Impulse dem Zeitsteuerzähler 72 während der instabilen Periode der monostabilen Vorrichtung 76 aufgegeben. Die Zähne 28, sieben an der Zahl in der gezeigten Ausführungsform, sind über den Abschnitt 34 cLes ersten Zeitsteuerringes 16 in gleichem Abstand versetzt, und die Länge dieses Abschnittes 3A- ist so gewählt, daß dann, wenn die Maschine mit I3OO U/min läuft, beide Abschnitte 32 und 34

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3-3.1975 W/We -10- Τ/ρ 8137

des Zeitsteuerriiiges 16 unter dem Drehzahlfühler 20 während der Zeitperiode vorbeilaufen, während/die monostabile Vorrichtung 76 ihren instabilen Zustand einnimmt. Wenn die Maschine somit bei einer Drehzahl zwischen 900 und I3OO U/min läuft, laufen ein Teil oder alle Zähne 28 unter dem Drehzahliuhler 20 hindurch, abhängig von der Drehzahl der Maschine. In ähnlicher Weise wird die Länge des Abschnittes 36 des Zeitsteuerringes so gewählt, daß dann, wenn die Maschine mit 2300 U/min läuft, alle Abschnitte 32, 34 und 36 unter dem Drehsahlfühler 20 während der Zeitperiode durchlaufen, die die monostabile Vorrichtung ihren instabilen Zustand einnimmt;, und wenn die Maschine mit einer Drehzahl zwischen I3OO und 2300 U/min läuft, laufen alle Zähne 28 und ein 'feil der Zähne 30 unter dem Drehzahlfiihler 20 durch, abhängig von der exakten Drehzahl der Maschine. Wenn die Maschine mit einer Drehzahl höher als 2300 U/min läuft, laufen alle Zähne 28 und 30 unter dsm Drehzahlfühler 20 durch, wodurch alle elf Impulse in der ersten Eeihe von Impulsen erzeugt werden, und es werden keine zusätzlichen Impulse erzeugt, gleichgültig, wieviel höher als 2300 U/min die Maschinendrehzahl ist; diese elf Impulse werden alle dem ZeitSteuerzahler 72 aufgegeben, bevor die monostabile Vorrichtung 75 noch einmal ihren stabilen Zustand einnimmt und das UIED-Gatter 78 blockiert, v/ob ei im Anschluß daran das Blockieren der Ausgangs impulse aus dem Drehzahl fühl er 20 dem Zeitsteuerzähler 72 aufgegeben wird.

Auf diese Weise wird dem Zeitsteuerzähler 72 eine Anzahl von Impulsen aufgegeben, die die Maschinendrehzahl.anzeigt und die auch eine Funktion der gewünschten Form der Zündfunkenverstellkurve für die Maschine ist.

In ähnlicher Weise erzeugt der Durchlauf der Zähne 42 auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 (Fig. 5) eine zweite Reihe von Impulsen in einer Aufnahmespule 82 im Positionsfühler 22. Diese Impulse werden einer Spannungsvergleichsschaltung 84 aufgegeben, die wiederum eine Eeihe von rechteckförmigen Ausgangsimpulsen ergibt, welche den Vorbeilauf der Zähne 42 an dem Positionsfühler 22 anzeigen. Wie oben erwähnt, sind sechzehn

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■3.1975 W/We - -19- Τ/ρ 8137

/Jahne 42 vorhanden, deren jeder um einen Grad versetzt ist, v/ob ei der erste Zahn 11° vox* dem oberen Totpunkt des augeordneten Zylinders angeordnet ist. Die Ausgangsimpulse aus der Spannungsvergleichsschaltung 84- geben die Winkelstellung der Abgabewelle 12 in Zuwachsanteilen von einem Grad von 11 araden vor dem oberen Totpunkt bis zu 5 Graden hinter dem oberen Totpunkt an.

Diese zweite Reihe von Impulsen wird der Rücksetzklemme des 5¹Up-I¹¹IoP 66 und auch der anderen Eingangsklemme des ODER-Gatters 80 aufgegeben. Der erste dieser Impulse setzt den Flip-Flop 66 in seinen Aus- oder niedrigen Zustand, wodurch dieser Teil der Schaltung wirksam gemacht wird, damit er erneut auf das nächste Auftreten der vorbeschriebenen ersten Reihe von Impulsen anspricht.

Die zweite Reihe von Impulsen wird ebenfalls durch das ODER-Gatter 80 zur Eingangsklemme des Zeitsteuerzählers 72 geschickt, und diese Impulse werden an dieser Stelle Impulsen hinzuaddiert, die vorher in dem Zeitsteuerzähler 72 aus dem Drehzahlfühler 20 angeordnet waren. Wenn der Zeitsteuerzähler 72 einen vorbestimmten Zählwert erreicht, werden die Zündkerzen in dem zugeordneten Zylinder gezündet. Bei dieser Ausführungsforn beträgt dieser vorbestimmte Zählwert zwölf. Beider beschriebenen Ausführungsform wird dies durch eine Decodiervorrichtung 83 erreicht, die ein Ausgangssignal ergibt, wenn der Zeitsteuerzähler einen Zählwert von elf erreicht, oder um eins weniger als der gewünschte Zündzählwert. Das Ausgangssignal der Vorrichtung 83 macht eine Decodier- und Zündeinrichtung 8-5 v/irksam, die ein Zündsignal für die Zündkerzen des gewünschten .Paares von Zylindern beim Auftreten des nächsten Impulsen in der zweiten Reihe von Impulsen erzeugt, der über das ODER-Gatter 30 der Decodier- und Zündeinrichtung 8-5 aufgegeben wird. Das geeignete Paar von Zylindern wird durch den Zündfolgezähler 74-bestimmt, der zu Beginn in der vorbeschriebenen Weise rückgeserzt wurde und der durch Ausgangssignale aus dem Zeitsteuerzähler 72 vorgeschoben wurde, die anzeigen, daß die gewünschte Anzahl von Eingangsirroulsen von den Zeitsteuerzähler 72 aufee-

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3.3.1975 -20- τ/ρ 8137 ■

nommen ist. Der Zündfolgezähler 7^- und die decodiervorrichtung 83 machen miteinander die Decodiez"¹- und Zündeinrichtung 85 wirksam, damit ein Ausgangszündsignal auf einer der drei Ausgangsleitungen beim Auftreten des zwölften Ausgangsimpulses, durch das ODER-Gatter 80 erzielt wird.

Wie bereits erwähnt, ist bei der bevorzugten Ausführungsform die kombinierte Anzahl von Zähnen 28 und 30 auf dem ersten Zeitsteuerring 16 gleich dem um eins verminderten Wert des vorbestimmten Zählwertes, bei dem die Zündkerzen gezündet werden, oder in diesem Ausführungsbeispiel eine Gesamtzahl von elf Zähnen, da die Zündkerzen beim zwölften Zählwert gezündet werden. Die bevorzugte Anzahl von Zähnen 42 auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 ist ferner gleich der Gesamtkapazität des Zeitsteuerzählers 72. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Zeitsteuerzähler 72 ein vierstufiger Binärzähler mit einer Gesamtkapazität eines Zählwertes von 16, und es sind auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 sechzehn Zähne 42 gezeigt. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß dann, wenn die Maschine mit einer Drehzahl über 2300 U/min läuft, die Zähne 28 und 30 die Erzeugung von Impulsen ergeben haben, die den ZeitSteuerzähler 72 bis zu dem Punkt ge-füllt haben, bei dem der nächste Impuls aufgegeben wird, d.h. der erste Impuls, der durch die Zähne 42 am zweiten Zeitsteuerring erzeugt wird, bewirkt ein Zünden der Zündkerzen. Durch die Anordnung von sechzehn Zähnen 42 auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 wird der Zeitsteuerzähler· 72 in seinen Anfangszählwert zurückgeführt, was bedeutet, daß der Zählwert durch die erste Reihe von Impulsen eingeführt wird, während die monostabile Vorrichtung 76 ihren instabilen Zustand einnimmt, und zwar immer dann, wenn ein Zahn des Satzes von Zähnen unter dem Positionsfühler 22 durchläuft, unabhängig davon, ob dieser Anfangszählwert null, elf oder eine andere Zahl dazwischen war. Der Zählwert, der die Haschinendrehzahl anzeigt, kann einmal pro Umdrehung der Maschine erhalten und in der Anordnung zurückgehalten werden, obgleich der Zählwert,

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der die Winkelstellung der Welle der Maschine anzeigt, mehrere Male pro Umdrehung gleich der Hälfte der Anzahl von Zylindern in der Maschine erhalten wird. Falls dies erwünscht ist, kann gedoch die Maschinendrehzahlinformation auch öfter pro Um-'=» drehung auf den letzten Stand gebracht werden, indem lediglich eine Vielzahl von Sätzen von Zähnen vorgesehen wird, die in geeigneter Weise versetzt um den ersten Zeitsteuerring 16 angeordnet sind. Offensichtlich ist es erwünscht, den Drehzahlfühler 20 und den Fositionsfüliler 22 relativ zu den zu zählenden Zähnen am ersten Zeitsteuerring 16 und zweiten Zeitsteuerring 18 so zu positionieren, daß kein Zahn am ersten Zeitsteuerring 16 in der ITähe des Drehzahlfühlers 20 zum gleichen Zeitpunkt vorhanden ist, z\x des: einer der Zähne auf dem zweiten Zeitsteuerring 13 in der Nähe des Positionsfühlers 22 steht.

Eine Inbetriebsetzungsschaltung ist vorgesehen, um su gewährleisten, daß alle ¹Ieile der Schaltung in die geeignete Position rückgesetzt werden, wenn die Zündung zu Beginn gestartet wird. Diese Inbetriebsetzungsschaltung weist einen Widerstand 86, einen Kondensator SS und einen Flip-Flop 90 auf, die in der in Figur 6 gezeigten Weise geschaltet sind. Der Widerstand 86 ist mit der Zündschaltung der Maschine so verbunden, daß dann, wenn die Zündschaltung zuerst eingeschaltet wid, der Kondensator 88 bewirkt, daß die Spannung augenblicklich am Eingang des Flip-Flop 90 auf niedrig geht, wodurch der Flip-Flop in seinen gesetzten oder Ein- Zustand gebracht wird. Der Ausgang dieses Flip-Flop 90 wird dem ODER-Gatter 70 aufgegeben, dessen Ausgangssignal den Zeitsteuerzähler 72 und den Zündfolgezähler 74 in den Anfangs- oder Null- Zustand zurücksetzt. Der Flip-Flop 90 wird dann in den Anfangs- oder niedrigen Zustand durch das erste Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 68 rückgesetzt.

Figur 7 zeig~c wiederum die Zündzeitpunktverstellkurve nach Figur 1, und ferner, wie diese Zündzeitpunktverstellung mit der in Verbindung mit den Figuren 2 - 6-beschriebenen Einrichtung erzielt wird.

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3-3-1975 -22- ϊ/ρ S'13¹^ § -j -j g 2 g

Die Linie 90, die unter der graphischen Darstellung der Fig. gezeichnet ist, stellt schematises den Abstand der Zähne 26, 28 und 30 auf dem ersten Zeitsteuerring 16 (Fig. 4) dar, und somit die Erzeugung der ersten Seihe von Impulsen, wenn diese Zähne den Drehzahlfühler 20 passieren. Die elf Markierungen auf der· Linie 90 sind unter den entsprechenden Maschinendrehzahl en dargestellt, bei denen der Zahn entsprechend der Markierung den Drehsahlfühler 20 unmittelbar vor Beendigung des instabilen Zustandes der monostabilen Vorrichtung 76 passiert. Bei dieser Maschinendrehzahl kann der von diesem Zahn erzeugte Impuls durch die monostabile 'Vorrichtung 76 und das UlTD-Gatt er 78 in den Zeitsteuerzähler 72 eintreten. In ähnlicher Veise stellt die Linie 92 schematisch die Zähne 42 auf dem zxfeiten Zeitsteuerring 14 (Fig. 5) dar_; und somit die Erzeugung der sechzehn Impulse in der aweiten Serie von Impulsen, wenn diese Zähne den Positionsfühler 22 passieren. Die Position der Markierungen auf der Linie 92 entsprächt der Winkelposition der Abgabewelle, bei der diese Zähne angeordnet sind, und damit, bei der die entsprechenden Impulse erzeugt werden. Wie ■ in Verbindung mit Figur 6 beschrieben wurde, tritt eine Zündung einer Zündkerze auf₅ wenn ein Gesamtzählwert von zwölf Impulsen von dem Zeitsteuerzähler 72 erreicht ist, gleichgültig, ob diese Impulse aus der ersten Reihe von Impulsen oder aus der zweiten Heihe von Impulsen stammen. Für Maschinelldrehzahlen zwischen 'UuIl und 900 U/min erreichen somit keine Impulse in der ersten Reihe von Impulsen den ZeitSteuerzähler 72, weil keiner der Zähne 28 oder 30 von dem Drehzahlfühler 20 während des instabilen Zustandes der monostabilen Vorrichtung 76 abgefühlt vrird, und eine Zündung tritt nach dem Zählen von zwölf Impulsen in der zweiten Reihe von Impulsen auf, d.h. an dem oberen Sotpunkt oder einem Verstellwinkel von Hull Grad. Somit ist die Zeitsteuerkurve in diesem Maschinendrehzahlbereich der Abschnitt 2 nach Figur 7 u.nd Figur 1.

Wie schematisch in Figur 7 dargestellt, wird für Maschinendrehzahlen zwischen 900 U/min und 13ΟΟ U/min wenigstens ein

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3.3.-1975 W/We -23- Γ/ρ 3137

Teil der Zähne 28 von dem Drehzahlfühler 20 während des instabilen Zustandes der monostabilen 'Vorrichtung 76 abgefühlt, und ein entsprechender Teil der ersten sieben Impulse in der zweiten Reihe von Impulsen erreicht den Zeitsteuerzähler 72. Me tatsächliche Zündung tritt nunmehr auf, wie durch den stufenförmigen Abschnitt 9^zt- nach Figur 7 gezeigt ist, was offensichtlich dem gewünschten Abschnitt 4· der Zeitsteuerkurve ziemlich genau entspricht. In ähnlicher Weise tritt bei Motordrehzahlen zwischen 1300 und 2300 U/min eine tatsächliche Zündung längs des stufenförmigen Teiles 96 der Figur 7 auf, der ziemlich genau dein Abschnitt 6 der Zeitsteuerkurve entspricht. Schließlich tritt eine Zündung bei Motordrehzahlen über 2300 U/min bei einem Verstellwinkel von 11° auf, d.h. längs des Abschnittes 8 der Zeitsteuerkurve.

.Bei der Beschreibung der Erfindung wurde bisher davon ausgegangen, daß die gewünschte Zünd.zeitpunktverstellkurve durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden, geradlinigen Abschnitten gebildet wird, deren jede eine konstante Neigung besitzt, wie z.B. in den graphischen Darstellungen nach den Figuren 1 und 7 gezeigt. Die Erfindung ist natürlich auch anwendbar, un eine gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve zu erzielen oder sich einer derartigen Kurve zu nähern, die eine kontinuierliche gleichförmige Funktion anstelle einer FöLge von unterbrochenen Linien ist. Figur S zeigt, wie die vorbeschriebene, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet xverden kann, um eine Zündzeitpunktversteilkurve zu erreichen, die eine gleichmäßige, kontinuierliche Kurve ist, und Figur 8 zeigt ferner, wie der Konstrukteur auf einfache Weise die entsprechende Positionierung der Zähne auf den ersten und zweiten Zeitsteuerringen 16 und 18 bestimmten kann, um derartige gewünschte Zündzeitpunktversteilkurven zu erhalten. In Figur 8 ist die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve die gleichförmige, kontinuierliche Kurve 100. natürlich kann eine gleichförmige, kontinuierliche Kurve mathematisch als das Äquivalent einer unendlichen Vielzahl, von miteinander verbundenen geraden Linien unendlich kleiner Größe verstanden werden, und diese Äquivalenz wird im Falle vorliegender Erfindung ausgenutzt, um eine Zündzeitpunktverstellkurve

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zu erhalten, die sich der Kurve 100 nähert.

Wie im Falle der vorgeschriebenen I''igaren weist der zweite Zeit steuerring 13 sechzehn Zähne auf, deren ,jeder um einen Grad gegenüber dem benachbarten Zahn versetzt ist. Wie im !falle der !figur 4- stellen die Linie 102 und die sechzehn Markierungen auf dieser Linie schematisch die Erzeugung der sechzehn Impulse in der zweiten Heihe von Impulsen dar, wenn diese Zähne den Positionsfühler 22 passieren. Die Position der Markierungen auf der Linie 102 entspricht der Winkelposition der Abgabewelle, auf der diese Zähne angeordnet sind, und damit, auf der die entsprechenden Impulse erzeugt werden.

Eine treppenstufenförmige Linie 104 ist in der Darstellung nach Figur 8 der gleichförmigen, kontinuierlichen Kurve überlagert, wobei jedes horizontale Segment der Linie 104 einem entsprechenden der ersten zwölf Zähne auf dem zweiten Zeitsteuerring 18 entspricht, die schematisch durch die oberen zwölf Markierungen auf der Linie 102 dargestellt sind. Die vertikalen Segmente der treppenstufenförmigen Linie 104 sind zwischen den horizontalen Segmenten gezeichnet, so daß die treppenstufenförmige Linie 104 sich der Kurve 100 so nahe wie möglich nähert.

Die Linie 106, die unter der graphischen Darstellung der Fig. gez-ogen ist, stellt schematisch den Abstand der Zähne auf dem ersten Zeitsteuerring 16 und somit auch die Erzeugung der ersten Reihe von Impulsen dar, wenn diese Zähne den Drehzahlfühler 20 passieren. Die elf Markierungen 108, die auf der Linie 106 gezeigt sind, werden von den vertikalen Segmenten der treppenstufenförmigen Linie 104 gez-ogen und sind direkt unterhalb dieser Segmente angeordnet, und die Positionierung dieser Markierungen 108 bestimmt die Position der letaten elf Zähne auf dem ersten Zeitsteuerring 16 relativ zu dem ersten Zahn auf dem Zeitsteuerring 16, der den ersten Bezugsimpuls

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erzeugt, welcher durch die Markierung 110 auf der Linie angezeigt ist.

Da die elf Markierungen 108, die in der Linie 106 gezeigt sind, unter den entsprechenden Haschinendrehzahlen gezeigt sind, bei welchen der Zahn entsprechend der (jeweiligen Markierung den Drehzahlfühler 20 unmittelbar vor Beendigung des instabilen Zustandes der monostabilen Yorrichtung 26 passiert, kann diese Information auf einfache Weise von dem Konstrukteur zur Berechnung der richtigen Position der Zähne auf dein ersten Zeitsteuerring 16 verwendet werden. Die Position in G-raden eines Zahnes auf dem ersten Zeitsteuerring 16 entsprechend einer speziellen der Markierungen 108 relativ zum Zahn, der von dem ersten Beziigsimpuls entsprechend der Markierung 110 erzeugt worden.ist, ist durch den einfachen Ausdruck 2 cc gegeben, wobei T die Zeitperiode in Sekunden, gemessen durch die monostabile Vorrichtung 76 ist, und ü, die Maschinendrehzahl in Graden pro Sekunde entsprechend der Maschinendrehzahl direkt über der betreffenden Markierung 103 auf der Linie 106. Offensichtlich kann die Maschinendrehzahl in Umdrehungen pro Minute in eine Maschinendrehzahl in Graden pro Sekunde umgewandelt werden, indem mit 360 Graden pro Umdrehung multipliziert und durch 60 Sekunden pro Minute dividiert wird, d.h. im Endeffekt mit 6 multipliziert wird.

In der vorbeschriebenen Weise kann die gleichförmige, kontinuierliche Kurve als aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten (in der beschriebenen Ausführungsform elf solcher Abschnitte) angesehen werden, wobei (jeder Abschnitt eine entsprechende vorbestimmte Neigung besitzt, und die erste Reihe von Impulsen, die durch das Passieren der Zähne auf dem ersten Zeitsteuerring 16 an dem Drehzahlfühler 20 vorbei erzeugt wird, kann so angesehen werden, daß sie aus einer Vielzahl von elf aufeinanderfolgenden Abschnitten gebildet ist, deren jeder nur einem Impuls enthält und (jeder einen entsprechenden der Abschnitte der gleichförmigen, kontinuierlichen Zündzeitpunktver-

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3.3.1975 tf/He ~ 26 - T/p 8137

Steilkurve 100 entspricht.

Bei den "bisher beschriebenen Ausführungsformen nach der Erfindung wird dieZündzeitpunktverstellkurve dadurch erzielt, daß eine erste Reihe von Impulsen erzeugt wird, die nichtlinear in entsprechender Weise versetzt sind, während die Impulse der zweiten Reihe von Impulsen alle in linearem Abstand relativ zueinander versetzt sind. Das gewünschte Resultat kann auch mit einemlinearen Abstand der Impulse in der ersten Reihe von Impulsen und einem nichtlinearen Abstand der Impulse in der aweiten Reihe -von Impulsen erzielt v/erden, oder dadurch, daß ein nichtlinearer Abstand der Impulse in beiden Reihen von Impulsen vorgesehen ist. Wichtig ist, daß der relative Abstand der Impulse in den ersten und aweiten Reihen von Impulsen eine !Funktion der festen Zeitperiode, gemessen durch die monostabile Vorrichtung 75 und voneinander ist, so daß für eine gegebene Maschinendrehzahl bei etwa der Winkelstellung der Welle der Maschine, bei der das Zünden der Zündkerzen durch die Zündzeitpunktverstellkurve für die gegebene Maschinendrehzahl angezeigt wird, die Summe der Anzahl von Impulsen in der ersten Reihe von Impulsen, die während der festen Zeitperiode aufgetreten sind, welche durch die monostabile Vorrichtung 7& gemessen wird, plus der Anzahl von Impulsen, die in der zweiten Reihe von Impulsen aufgetreten ist, gleich der festen Anzahl ist, bei der der Zähler 72 und die Dekodier- und Zündschaltungen 86 und 88 ein Zünden der Zündkerzen bewirken.

Fig. 9 zeigt eine Zeitsteuerkurve ähnlich den Figuren 7 und 8 und gibt an, wie der relative Abstand erreicht werden kann, obgleich beide Reihen von Impulsen relativ nichtlinearen Abstand besitzen. In Fig. 9 stellt die Linie 112 die gewünschte Zündzeitpunktverstellkuve dar. Eine stufenförmige Linie 114- ist der Linie 112 überlagert, und wie im Falle der Figuren 7 und 8 stellen diese Stufen 114 die tatsächliche Zündzeitpunktverstellkurve dar, die durch die graphisch in Fig. 9 zur Annäherung

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der gewünschten Zündzeitpunktverstellkurve dargestellte Ausfülirungsforni erzeugt wird. Die Stufen längs der Linie 114 sind¹ in ^veiner der beiden senkrecht sueinanderstehenden Achsen gleich, da es bei dieser Aus führung si ο γτπ erwünscht ist, eine höhere C-eiiauigkeit der Annäherung bei den höheren Haschinendrehsahl-Leilen der Kurve 112 auf Kosten der geringeren Genauigkeit bei den Maschinendrehsahlen von etwa 700 bis 17^0 -U/min zu erzielen.

Lic Linien 116 und 113 sind auch hier wieder dargestellt, und v-ic Markierungen auf der Linie 116 werden durch Projizieren der vertikalen Segmente der Linie 114 nach abwärts gebildet. Idese Markierungen stellen zusammen miL der Markierung 120, '3ie den ersten Besugsimpuls darstellt, schematisch die Position ο er cwölf Zähne auf dem ersten Zeitsteuerung 16 dar, und die crtliche Stelle eines jeden Zahnes kann leicht in der in Verbindung mit I"ig. 8 oben beschriebenen Veise berechnet werden.

In ähnlicher Weise sind die oberen zwölf Markierungen auf der Linie 113 die Projektionen der horizontalen Segmente der izeppens-juienförmigen Linie 114, und diese zwölf Markierungen stellen schematisch die Lage der ersten zwölf Zähne auf dem zweiten Zeitsfeuerring 13 dar. Die örtliche Lage eines ,jeden dieser Zähne relativ zum oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders und Kolbens kann direkt von der vertikalen Achse der graphischen Darstellung nach Pig. 9 abgelesen werden.

Die unteren vier Markierungen auf der Linie 118 entsprechen den übrigen vier Zähnen auf dem zweiten Zeitsteuerring 18, so daß dieser Zeitsteuerring 18 sechzehn Zähne gleich der Kapazität des Zeitsteuerzählers 72 aus den vorbeschriebenen Gründen besitzt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, die graphisch durch Fig. dargestellt ist, ist der relative Abstand der Impulse sowohl in der ersten als auch der zweiten Eeihe von Impulsen nichtlinear, es wird aber trotzdem der Bedingung genügt, daß diese relativen Abstände in Verbindung mit der Zeitsteuerperiode, die von der

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monostabilen Vorrichtung 76 gemessen wird, das gewünschte Resultat ergeben, nämlich daß für jede gegebene Haschinendrehzahl bei etwa der Winkelposition auf der Welle der Has chine, bei der ein Zünden der Zündkerzen durch die Zündseitpunktverstellkurve für die jeweilige Haschinenarehzahl angezeigt wird, die Summe der Anzahl von Impulsen in der ersten Hei he von Impulsen, die während der festen Zeitperiode aufgetreten sind, welche von der monostabilen Vorrichtung 76 gemessen wurde, plus der Anzahl von Impulsen, die in der zweiten Reihe von Impulsen aufgetreten cind, gleich der gewünschten festen Zahl ist, die ein Zünden der Zündkerzen bewirkt.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung und insbesondere aus den Figuren 7? 8 und 9 ergibt sich, daß die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve durch geeigneten Abstand der Zähne auf den Zeitsteuerringen 16 und 18 erzielt wird, was die Anzahl und den Abstand der Impulse in den vorbeschriebenen ersten und zweiten Reihen von Impulsen festlegt. Offensichtlich kann jede gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve zumindest angenähert dadurch erreicht werden, daß Anzahl und Abstand der Zähne auf den Zeitsteuerringen 16 und 18 verhindert werden. So kann lediglich durch Änderung dieser Komponenten die beschriebene Einrichtung zur Erzeugung einer jeden gewünschten Zündzeitpunktverstellkurve verwendet werden, und durch diese einfache Änderung kann ein Hersteller die gleiche Einrichtung für seine gesamte Produktion verwenden, oder sogar die Zündzeitpunktverstellkurve einer vorhandenen Maschine lediglich durch Änderung dieser Komponenten verändern.

Bei manchen Brennkraftmaschinen ist es zweckmäßig, zwei Zündkerzen pro Zylinder zu verwenden. Beispielsweise findet sich eine solche Anordnung manchmal in Flugzeugmotoren $. in Umlaufmotoren. Bei derartigen Motoren.ist es erwünscht, die zweite Zündkerze eine feste Anzahl von Drehgraden nach Zünden der ersten Zündkerze im Zylinder zu zünden, jedoch eine Zündzeitpunktvers tellf unkt ion für beide Zündkerzen als Funktion der Maschinendrehzahl zur Verfügung zu haben. Figur 10 zeigt eine

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abgeänderte Ausführungsform der Figur 6, die bei Maschinen verwendet werden kann, die zwei Zündkerzen pro Zylinder besitzen. In Figur 10 werden die gleichen Bezugsziffern zur Identifizierung der gleichen Teile der Figur 6 verwenäsb.

In Figur 10 ist davon ausgegangen, daß es erwünscht ist, die zweite Zündkerze im Zylinder drei Drehgrade vor dem Zünden der ersten Zündkerze im Zylinder zu zünden. Um dies zu erreichen, wird eine zweite Decodiereinrichtung 122 vorgesehen, die auf einen Zählwert anspricht, der drei Ziffern höher liegt · als der Zählwert, auf den die erste Decodiereinrichtung 83 anspricht, und somit auf eine Winkelposition der Abgabewelle der Maschine drei Grade später anspricht. In der gezeigten Ausführungsform spricht somit die Decodiereinrichtung 122 auf einen Zählwert von 14 im Zeitsteuerzähler 72 an. Wenn dieser Zählwert im ZeitSteuerzahler 72 erzielt wird, macht die Decodiereinrichtung 122 die Decodier- und Zündeinrichtung 8£ wirksam und ergibt ein Zündausgangssignal an die zweite oder "spätere" Heihe von Zündkerzen. Nun bewirkt das nächste Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 8ß, wenn es der Decodier- und Zündeinrichtung 8* aufgegeben wird, daß ein Zündsignal für die entsprechenden "späteren" Zündkerzen bei dem fünfzehnten Zahlwert, wie er durch den Zündfolgezähler 7^ festgelegt wird, erzeugt wird.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann in manchen Anwendungsfällen erwünscht sein, eine oder beide der ersten und zweiten Reihen von Impulsen dadurch zu erzeugen, daß geeignete Markierungen auf dem Schwungrad der Maschine vorgesehen werden, und daß entsprechende Fühler zur Anzeige des Vorbeilaufens dieser Markierungen vorgesehen werden.

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Claims

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Patentansprüche;

( l.yZündzeitpunktverstelleinrichtung zur Steuerung des Zünc.ens "von Zündkerzen in einer Brennkraftmaschine, bei der die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve eine nichtlineare Funktion der flaschinendrehzahl ist, mit einer Impulserzeugervorrichtung, die auf die Drehung der 'Welle der Maschine anspricht und eine erste Reihe von Impulsen mit einem ersten Bezugsimpuls und einer Vielzahl zusätzlicher Impulse, sowie eine zweite Reihe von Impulsen, die die Winkelposition der Welle der Kaschine selektiv zu einer vorbestimmten Winkelposition anzeigen, erzeugt, einer ZeitSteuervorrichtung, die mißt, wann eine bestimmte feste Periode nach dem Auftreten des ersten Bezugsimpulses in der ersten Reihe von Impulsen verstrichen ist, einem Zähler, einer Gattervorrichtung,die auf die Zeitsteuervorrihtung anspricht und dem Zähler die Impulse in der ersten Reihe von Impulsen aufgibt, die während der vorbestimmten festen Zeitperiode auftreten, einer Vorrichtung, die die zweite Reihe von Impulsen dem Zähler aufgibt, und- einer Vorrichtung, die auf den Zählwert im Zähler evspricht, w^nn ein vorbestimmter Zählwert zum Zünden der Zündkerzen in' der Haschine erreicht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Relativabstand der Impulse in der ersten Reihe von Impulsen und der Relativabstand der Impulse in der zweiten Reihe von Impulsen eine Funktion der festen Zeitperiode, die durch die Zeitsteuervorrichtung (16, IS) gemessen wurde, und voneinander ist, derart, d.aß für eine gegebene liaschinendrehzahl bei der Winkelposition der Welle (12) der Maschine (10) , bei der ein Zünden der Zündkerzen durch die Zündzeitpunktverstellkurve für die gegebene Maschinendrehzahl angezeigt wird, die Summe der Anzahl von Impulsen in der ersten Reihe von Impulsen, die während der festen, durch die Zeitsteuervorrichtung gemessenen Zeitperiode aufgetreten and, und der Anzahl von Impulsen, die in der zweiten Reihe von Impulsen aufgetreten sind, gleich d.em vorbestimmten Zählwert im Zähler zum Zünden der Zündkerzen in der Maschine Ist, und daß wenigstens einer der Relativabstände der Impulse in der ersten Reihe von Impulsen und der Relativaustand der Impulse in der zweiten Reihe von Impulsen ein nichb-

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linearer Relativabstand ist.

2. Zündzeitpunlrtverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zusätzlichen Impulsen in äev ersten Reihe von Impulsen gleich dem um iiins verminderten ZäLlwe-rt im Zähler ist, der die Zündlcerzen in der Maschine zün-

3. ZüncSeitpunktverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, döcurch gekennzeiclmet, daß die Anzahl von Impulsen in der zweiten iieihe von Impulsen gleich der Kapazität des Zählers ist.

4. Zlmdzeitpunktverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch.Mgekennzeichnet, daß die Impuls er Zeugervorrichtung (16, 13, 20, 22, 26, 28, 30) eine Vorrichtung (16, 20) zur Erzeugung der ersten Reihe von Impulsen mit einem ersten Ring (16), dex" durch die Welle (12) der Maschine (10) in Drehung versetzt wird, und der eine Vielzahl von Zähnen(26, 28, 30) um wenigstens einen Sektor seines bmfang^es besitzt, wobei die Anzahl unä d"er Abstand der Zählne Anzahl und Abstand der Impulse in der ersten Reihe von Impulsen entsprechen, und einen ersten Meßwertgeber (20), der an einer festen Stelle in radialer Richtung im Abstand vom ersten Ring (16) angeordnet ist, sowie eine Vonridfcung (18, 22) zur Erzeugung der zweiten Reihe von Impulsen mit einem zweiten Ring (18), der von der Welle (12) der Maschine (lü) in Drehung versetzt wird und der eine Vielzahl von Sektoren gleich der Anzahl der Hälfte der Zylinder in der Maschine besitzt, wobei jeder der Sektoren eine Vielzahl von im Abstand versetzten Zähnen (4-2) besitzt, deren Anzahl gleich der Anzahl von Impulsen in der zweiten Reihe von Impulsen ist, und einen zweiten Meßwertgeber (22), der an festen Stellen in radialer Richtung von dem zweiten Ring (18) versetzt befestigt ist, aufweist.

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3-3.1975 w/He - 3? - I¹/? Ü137

5· Zündzeitpunktverstelleinrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite iießwertgeber (20, 22) relativ zu den ersten und zweiten Ringen (16, 18) so befestigt sind, daß kein Zahn auf dem ersten Ring in der Mähe des ersten Gebers in einer beliebigen Winkelstellung der Welle der Haschine, bei der ein beliebiger Zahn auf dem zweiten King in der Hähe des zweiten Gebers liegt, angeordnet ist.

6. Zündzeitpunktverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Zündzeitpunktverstellkurve eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten aufweist, deren Jeder eine vorbestitarate Neigung hat, und äaß die Impulserzeugungsvorrichtung Mittel zur Erzeugung einer ersten Reihe von Impulsen mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten aufweist, deren jeder einem entsprechenden der Abschnitte vj.er Zündzeitpunktversteilkurve entspricht, wobei die Impulse in jedem Abschnitt der ersten Reihe von Impulsen eine Wiederholrate besitzen, die proportional der ITeigung des entsprechenden Abschnittes der Zündzeitpunktverstellkurve und proportional der ^aschinendrehzahl ist.

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