DE2534293A1

DE2534293A1 - Vorrichtung zur erzielung einer automatischen zuendzeitpunktverstellung in abhaengigkeit von der drehzahl einer brennkraftmaschine, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2534293A1
Application number: DE19752534293
Authority: DE
Inventors: Louis Chateau
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1974-07-31
Filing date: 1975-07-31
Publication date: 1976-02-12
Also published as: NL7508467A; ES439908A2; IT1049544B; GB1525391A; JPS5137333A; US4112887A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DUCELLIER et Cie

23, rue Alexandre Dumas

F-75 526 Paris Cedex 11

Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge

(Zusatz zu P 22 56 562.4 und zu P 24 18 547.5)

Das Hauptpatent .... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4) und das Zusatzpatent .... (Dt.-Anm. P 24 18 547.5) beziehen sich auf ein Verfahren zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach einem linearen oder nichtlinearen Gesetz entsprechend dem geforderten Voreilungsgesetz zum einen der Winkelabstand o< zwischen einer Bezugsstelle an dem Schwungrad der Brennkraftmaschine und einer variablen Stelle des betreffenden Schwungrades und eine Codezahl A und zum anderen die Drehzahl der Brennkraftmaschine

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und eine andere Codezahl B derart in Beziehung gesetzt wird, daß die Zahl A sich mit dem Winkelabstand <X von der gegebenen Bezugsstelle aus ändert und daß die Zahl B ein durch die Drehzahl bestimmter Wert ist, wobei dann, wenn A mit B koinzidiert, ein Zündimpuls erhalten wird, der einen Zündfunken auslöst, und zwar in dem Augenblick, der über die Codezahlen A und B gegeben ist durch eine Beziehung zwischen dem Winkelabstand und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, welche Beziehung in Übereinstimmung mit der durch die gewünschte Voreilungskurve gegebenen Beziehung gebracht wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß sie einen Winkelcodierer enthält, der Impulse abgibt, die eine von der Winkellage o< abhängige Codezahl A angeben, wobei die betreffende Codezahl einem ersten Eingang eines Vergleichers über einen Codewandler oder ohne einen Codewandler zugeführt wird. Ferner weist die betreffende Vorrichtung einen Tachogenerator auf, der in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine Codezahl B abgibt, die einem zweiten Eingang des Vergleichers zugeführt wird. Dieser Vergleicher gibt einen Steuerimpuls zur Steuerung der Zündvorrichtung ab, wenn die Code zahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

Der im oben erwähnten Hauptpatent und im oben erwähnten Zusatzpatent angegebene Winkelcodierer ist von der Art, daß er pro Umdrehung 360 Informationen abgibt, so daß pro Grad ein Impuls erhalten wird. Dabei werden die Informationen von einer Lochscheibe oder von Leiterbahnen erhalten. Der betreffende Winkelcodierer kann aber auch von der Art sein, daß er eine Scheibe enthält, die eine bogenförmige Drehung ausführt und der ein Meßfühler zugehörig ist, der ein von einem Tacho-

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generator ausgenutztes Signal abgibt, welcher einen zur Drehzahl der betreffenden Scheibe proportionalen Strom abgibt. Dieser Strom speist einen Relaxationsoszillator, der zu der Drehzahl proportionale Impulse abgibt.

Obwohl diese Codierer zufriedenstellend arbeiten, sind diese Codierer im ersten Fall von der Konzeption und Ausführung her schwierig zu realisieren und bringen demgemäß relativ hohe Kosten mit sich, und im zweiten Fall zeigen sie den Nachteil, daß sie nur bei einer bestimmten Drehzahl arbeiten (im Bereich von 200 Umdrehungen pro Minute bei herkömmlichen Transistoren), und darüber hinaus muß der Tachogenerator so linear wie möglich sein und einen großen Frequenzhub besitzen.

Die im Hauptpatent .... (P 22 56 562.4) und im Zusatzpatent .... (P 24 18 547.5) beschriebenen Vorrichtungen bringen die Notwendigkeit mit sich, die Schwellen und die Steigungen bzw. Steilheiten festlegen zu müssen; aufgrund dieser Notwendigkeit ist ein Rechner vorgesehen, der einen Diskriminator enthält, in welchem die Schwellen der Voreilungskurve programmiert sind. Ferner sind sekundäre bzw. zweite Diskriminatoren vorgesehen, in welchen die Steilheiten der Zündkurve programmiert sind. Ein derartiger Rechner beschränkt die Voreilungskurven auf Geradensegmente. Die Verwendung eines Hochfrequenzoszillators machtdabei die Verwendung von schnell arbeitenden Verknüpfungsschaltungen erforderlich, wodurch die Kosten relativ hoch sind.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist im Zusatzpatent .... (P 24 18 547.5) ein Tachogenerator angegetm,der unter anderen Elementen Matrizennetzwerke enthält, die entsprechend dem gewünschten Voreilungsgesetz programmiert sind, und zwar derart,

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daß sie die von den Kippschaltungen des Tachogenerators abgegebene Zahl in eine Codezahl B umsetzen.

Die im oben angegebenen Hauptpatent und im oben angegebenen Zusatzpatent beschriebenen Vorrichtungen gewährleisten zwar in richtiger Weise die Steuerung des Zündpunktes; dabei ist jedoch der Verbrauch der Zündspule nicht berücksichtigt, der insbesondere bei niedrigen Drehzahlen sehr bedeutend ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, den mit der Verwendung eines Winkelcodierers verknüpften Nachteil relativ hoher Kosten zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine zu schaffen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein sich drehendes Element vorgesehen ist, welches einem Stellungsdetektor zugeordnet ist und welches ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein Inverter vorgesehen ist, der das Bezugssignal invertiert, daß ein erster Zähler vorgesehen ist, der durch eine monostabile Kippschaltung gesteuert eine Anzahl N1 der Impulse zählt, die von dem Tachogenerator während des Vorhandenseins eines Zustands des Bezugssignals abgegeben werden, und der mittels eines ersten einfachen Operations- bzw. Verknüpfungsgliedes die Zahl Niwährend des Vorhandenseins des anderen Zustande des Bezugssignals speichert, daß ein Binärteiler vorgesehen ist, der die Zahl durch eine andere Zahl N2derart -feilt, daß

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eine Zahl N3 erhalten wird, daß ein zweiter Zähler vorgesehen ist, der mittels des Inverters und eines zweiten einfachen Operations- bzw. Verknüpfungsgliedes die von dem Impulsgenerator abgegebenen Impulse während des Vorliegens des anderen Zustands des Bezugssignals zählt, daß ein Vergleicher vorgesehen ist, der die Anzahl der von dem zweiten Zähler gezählten Impulse und die von dem Binärteiler abgegebene Zahl N3 derart vergleicht, daß bei Vorhandensein einer Übereinstimmung der beiden Zahlen vom Ausgang des betreffenden Vergleichers ein Impuls abgegeben wird, der einem Wert entspricht, welcher die Verschiebung in bezug auf einen vorhergehenden Impuls bestimmt,ure der zum einen dem zweiten Zähler zur Vornahme einer Nullrückstellung zugeführt wird und welcher zum anderen über den Codewandler oder ohne diesen Codewandler dem einen Eingang des Vergleichers zugeführt wird und ein Zündsignal auslöst, wenn die Zahl A mit der Zahl B koinzidert.

Zum weiteren ist es Ziel der vorliegenden Erfindung zu vermeiden, daß die Ladezeit der Zündspule nicht reguliert bzw. gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 des Hauptpatents .... (P 22 56 562.4) und des Zusatzpatent .... (P 24 18 547.5) erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die von dem Winkelcodierer abgegebenen Signale, die von dem Vergleicher abgegebene Binärzahl und die von den automatisch die Voreilung festlegenden Matrizennetzwerken derart heranziehen, daß zum einen die erwünschte Zündvoreilungskurve gesteuert wird und daß zum anderen die Ladezeit der Zündspule der Zündvorrichtung gesteuert wird.

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An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für einen asymmetrischen Mehrzylindermotor geeignet ist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 zugehörigen Drehelements. Fig. 3 zeigt die analoge Form bzw. den Verlauf von Funktionen, die durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 für eine konstante-Drehzahl realisiert sind.

Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan eine zweite Ausführungsform, die in gleicher Weise für einen asymmetrischen Motor geeignet ist.

Fig. 5 zeigt die analoge Form von Funktionen, die durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 für eine konstante Drehzahl realisiert sind.

Fig. 6 zeigt in einem Schaltplan eine erste Variante der zweiten AusfUhrungsform, wobei ein Teiler vorgesehen ist, der die von einem Stellungsdetektor aufeinanderfolgend ab-, gegebenen Signale um einen Faktor 2 herunterteilt. Fig. 7 zeigt die analoge Form von Funktionen, die durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 6 für eine konstante Drehzahl realisiert sind.

Fig. 8 zeigt in einem Schaltplan eine zweite Variante der zweiten AusfUhrungsform, bei der ein Zähler durch einen Binärteiler ersetzt ist.

Fig. 9 zeigt die analoge Form von Funktionen, die durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 für eine konstante Drehzahl realisiert sind.

Fig. 10 zeigt einen Schaltplan einer dritten Ausführungsform, die insbesondere für einen symmetrischen Mehrzylindermotor geeignet ist.

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Fig. 11 zeigt die analoge Form von Funktionen, die durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 realisiert sind. Fig. 12 zeigt schematisch eine der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 zugehörige Drehscheibe.

Fig. 13 zeigt einen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer Zündvorrichtung in Übereinstimmung mit dem genannten weiteren Ziel der Erfindung.

Fig. 14 zeigt die graphische Darstellung von Signalen, die an verschiedenen Schaltungspunkten der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 13 erhalten werden.

Unter dem Ausdruck "asymmetrisch" versteht man einen Motor, dessen Zündzyklus sich unregelmäßig aufteilt, um abwechselnd zwei aufeinanderfolgende Zündungen hervorzurufen, die durch einen unterschiedlichen Zündwinkel getrennt sind. Dabei ist bekannt, daß bei dieser Art des Motors die Zündung eines der Zylinder nicht dem Auslaßzustand eines anderen Zylinders entspricht.

Bei der ersten Ausführungsform, die insbesondere für einen asymmetrischen Sechszylindermotor geeignet ist, enthält der Winkelcodierer 1A eine Scheibe 100 (Fig. 1 und 2), die in Richtung des (in Fig. 2 angegebenen) Pfeiles F mit der Hälfte der Drehzahl der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) in Drehung versetzt wird. Die Scheibe 100 ist mit sechs Öffnungen bzw. Ausschnitten versehen, die abwechselnd um 75° und 45° winkelmäßig gegeneinander versetzt sind. Die Winkelbreite der Öffnungen, die für sämtliche Öffnungen gleich ist, entspricht der erwünschten Voreilungsänderung, welche bestimmt ist durch die Seite 100a für die maximale Voreilung und durch die Seite 1001 für die minimale Voreilung (Fig. 2).

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Ein Stellungsdetektor 120 besteht in bekannter Weise aus einer Elektroluminiszenzdiode 120a, einem Phototransistor 102b und einer Signalformerschaltung 120c, die ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite und einer Dauer t abgibt, welche zur Drehzahl der Scheibe proportional ist.

Ein Generator 130 gibt Impulse konstanter Frequenz ab, woraufhin die Schaltungsanordnung bzw. Vorrichtung unter Spannung gesetzt ist.

Am Ausgang des Stellungsdetektors 120 ist ein Inverter 14O angeschlossen, der das von dem Stellungsdetektor 120 abgegebene Bezugssignal invertiert.

Ein erster Zähler 150, dessen Zählbeginn durch die Abfallflanke des von einer monostabilen Kippschaltung 16O abgegebenen Signals gesteuert wird, zählt die Anzahl N1 von Impulsen, die der Impulse konstanter Frequenz abgebende Impulsgenerator 130 während des Vorhandenseins des Zustande 1 (Fig. 3) des Bezugssignals abgibt.

Die Zahl bzw. Anzahl N^-J der Impulse wird in diesem Zähler während des Vorhandenseins des Zustande 0 des Bezugssignals gespeichert, und zwar über ein UND-Glied 170, dessen einer Eingang am Ausgang des Stellungsdetektors 120 angeschlossen ist und dessen anderer Eingang am Ausgang des Generators 130 angeschlossen ist. Die Nullrückstellung des Zählers 150 wird durch die Anstiegsflanke des von der monostabilen Kippschaltung 16O abgegebenen Signals bewirkt.

Ein Binärteiler 180 teilt die durch bzw. in dem Zähler 150 gespeicherte Anzahl N1 von Impulsen durch eine Zahl N2, so daß am Ausgang dieses Zählers eine Zahl N3 abgegeben wird,

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die 1° entspricht.

In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Zahl N2 der in Grad ausgedrückten Winkelbreite der in der Scheibe vorgesehenen Öffnungen, das sind 32°. Es dürfte jedoch einzusehen sein, daß dann, wenn die gesuchte Auflösung 0,1° sein soll, der BinärteHer 180 eine Untersetzung um 320 vornehmen wird.

Ein zweiter Zähler 190 zählt über ein UND-Glied 200 die Impulse, die der Generator 130 während des Vorhandenseins des Zustands des Bezugssignals abgibt, welches der Stellungsdetektor 120 liefert. Der Zählbeginn wird dabei durch die Anstiegsflanke des von dem Inverter 140 abgegebenen Signals gesteuert; diese Signalflanke entspricht der Abfallflanke des von dem Detektor 120 abgegebenen Signals.

Ein Vergleicher 210 vergleicht die Anzahl der durch den Zähler 190 gezählten Impulse und die Zahl. N3, die von dem Binärteiler 180 abgegeben wird, so daß bei Feststellung einer Gleichheit zwischen diesen beiden Zahlen am Ausgang des Vergleichers 210 ein eine Verschiebung von 1 in bezug auf den vorhergehenden Impuls anzeigender VerschJ&eimpuls erhalten wird. Dieser Verschiebeimpuls bewirkt über die Verbindungsleitung 220 die Nullrückstellung des Zählers 190; der Zählzyklus und die Nullrückstellung beginnen daher wieder bis zum Auftreten der Abfallflanke des von dem Inverter 14O abgegebenen Signals. Diese Abfallflanke sperrt den Zähler bis zum Auftreten der Anstiegsflanke (Fig. 3).

Der von dem Vergleicher 210 abgegebene Impuls wird dem Eingang des Tachogenerators 5 zugeführt, der unter anderen Elementen einen Rechner enthält, welcher die Programmierung der erwünschten Zündvoreilung ermöglicht.

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Am Ausgang des Tachogenerators 5 erhält man somit in Abhängigkeit von der Drehzahl die Codezahl B, die dem Eingang 6 des Vergleichers 3 zugeführt wird.

Der von dem Vergleicher 210 abgegebene Impuls, der in eine Binärzahl umgesetzt wird, wird gegebenenfalls über den Codewandler 4 dem Eingang 2 des Vergleichers 3 zugeführt, der sodann einen Steuerimpuls an die Zündvorrichtung 7 abgibt, wenn die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

In Fig. 4 ist der Schaltplan einer zweiten Ausführungsform des Winkelcodierers gezeigt, der in gleicher Weise für einen asymmetrischen Motor geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform zählt ein Zähler 230 über das UND-Glied 200 die Zahl N1 von Impulsen, die der Generator 130 während des Vorhandenseins des Zustande 1 des Bezugssignals abgibt, welches der Detektor 120 liefert (siehe Fig. 5). Eine erste monostabile Kippschaltung 240 steuert den Zählbeginn durch die Abfallflanke ihres Signals. Ein das vom Detektor 120 abgegebene Bezugssignal invertierender Inverter 250 löst durch die Anstiegsflanke eines Signals eine zweite monostabile Kippschaltung aus, die durch die Anstiegsflanke ihres Signals die Stillsetzung der Zählung des Zählers 230 steuert. Der Binärteiler 180 teilt die von dem Zähler 230 gelieferte Zahl N1 durch die Zahl N2, die in diesem Beispiel gleich 32 ist, und zwar wie bei der ersten Ausführungsform, so daß am Ausgang dieses Teilers eine Zahl N3 erhalten wird, die 1° entspricht. Ein erster Registerspeicher 270, der durch die Abfallflanke des Signals der monostabilen Kippschaltung 260 gesteuert wird, speichert die von dem Teiler 180 abgegebene Zahl N3 während des Vorhandenseins des Zustande 1 der monostabilen Kippschaltung 260. Ein Addierwerk 280 addiert die von dem Registerspeicher 270 abgegebene Zahl N3 und die am Ausgang eines zweiten Register-

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Speichers 290 auf tretende Zahl, so daß eine weitere Zahl gebildet wird, welche dem einen Eingang der Eingänge des Vergleichers 210 zugeführt wird, der die von dem Zähler abgegebene Zahl N1 und die von dem Registerspeicher 290 abgegebene Zahl vergleicht, so daß dann, wenn diese beiden Zahlen koinzidieren, vom Ausgang des Vergleichers ein Impuls entsprechend einer Verschiebung von 1° in bezug auf den vorhergehenden Impuls erhalten wird.

Dieser Verschiebeimpuls bewirkt über die Verbindungsleitung die Einspeieherung der von dem Addierwerk 280 abgegebenen Zahl in dem Registerspeicher 290. Auf diese Weise erhält man während aufeinanderfolgender Zählzyklen einen Verschiebeimpuls in bezug auf den vorangehenden Impuls und dies während des Auftretens des Zustands 1 des von dem Stellungsdetektor 120 abgegebenen Signals.

Ab dem Beginn der Zählung durch den Zähler 230 erhält man am Ausgang des Vergleichers 210 einen Impuls, und zwar entsprechend einer Verschiebung von 1°, wenn die zuvor in dem Speicherregister 270 gespeicherte Zahl N3 mit der von dem Zähler 230 abgegebene Zahl N1 koinzidiert.

Ab dem Auftreten dieses Impulses wird in dem Registerspeicher 290 die von dem Addierwerk 280 abgegebene Zahl eingespeichert, d.h. N3+N3. Diese Zahl entspricht dem zweiten Verschiebegrad. Der zweite Impuls wird am Ausgang des Vergleichers 210 auftreten, währenddessen der Zähler 230 dieselbe Zahl abgibt, wie sie in dem Registerspeicher 290 enthalten ist, d.h. zwei N3. In dem Registerspeicher 290 tritt daher die Anzahl von Impulsen auf, die dem dritten Verschiebegrad entspricht, d.h. drei N3, usw., bis 32 N3 für die verlangten 32 Verschiebegrade auftritt.

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Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Addierwerk 280 als Ringleitung wirkt, so daß die auf Grund von Störungen hervorgerufenen kumulativen Fehler vermieden werden.

In Fig. 6 ist eine erste Variante der zweiten Ausführungsform des Winkelcodierers veranschaulicht. Bei dieser Variante setzt ein Teiler 310 zwei von dem Stellungsdetektor 120 aufeinanderfolgend abgegebene Signale in ein rechteckförmiges Signal um (siehe Fig. 7). Eine erste monostabile Kippschaltung 320, die In den Zustand 1 durch die Anstiegsflanke des vom Teiler abgegebenen Signals gebracht wird, steuert über ihren Ausgang U die Stillsetzung der Zählung durch den Zähler 230, und zwar über das UND-Glied 330. Eine zweite monostabile Kippschaltung 340, die durch das im Zustand 1 auftretende Signal der monostabilen Kippschaltung 320 in den Zustand 1 gebracht wird, besitzt eine Zeitkonstante, die unterhalb der der monostabilen Kippschaltung 320 liegt, so daß durch Subtraktion der Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung 340 ein Nullrückstellsignal für den Zähler 230 erhalten wird (siehe Fig. 7).

Durch das am Ausgang Q der monostabilen Kippschaltung 340 auftretende Signal wird die Einspeicherung der Zahl N3 der von dem Binärteiler 180B abgegebenen Impulse in das Registerspeicher 270 bewirkt. Diese Zahl N3 ist der Quotient der Division der Zahl N1 von Impulsen, die der Generator 130 während eines Teiles des Signals des Teilers 310 abgibt (siehe Fig. 7),, durch die Zahl N2, die in diesem AusfUhrungsbeispiel gleich 128 ist. Das von dem Teiler 310 abgegebene Signal besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Winkelwert, der gleich 120° beträgt. Dieser Winkelwert entspricht zwei aufeinanderfolgenden Anstiegsflanken des von dem Teiler 310 abgegebenen Signals. Die Division"des Winkelwertes von 120°

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durch die Zahl 128 ermöglicht somit, am Ausgang des Vergleichers 210 eine Impulsfolge zu erhalten, die bei der Zeitkonstante nahe der raonostabilen Kippschaltung 320 praktisch beständig ist. Die Impulse sind gegeneinander um einen Winkelwert verschoben, der ein wenig unterhalb eines Grades liegt.

In Fig. 8 ist schematisch eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform des Winkelcodierers gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Vergleicher 210 durch einen Binärteiler 350 ersetzt, und außerdem sind das Addierwerk 280 und der Registerspeicher 290 weggelassen. Der betreffende Binärteiler 350 bewirkt die Untersetzung bzw. Division der von dem Zähler 230 abgegebenen Zahl N1 durch die von dem Pegisterspeicher 270 abgegebene Zahl N3, so daß am Ausgang des Teilers 350 (siehe Fig. 9) eine Binärzahl erhalten wird, die einem bestimmten Verschiebewert in bezug auf die zuvor erhaltene Zahl entspricht. Diese dem Verschiebewert entsprechende Binärzahl wird direkt dem einen Eingang des Vergleichers 3 zugeführt, der das Zündsignal auslöst.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Tachogenerator durch die Impulse gesteuert, die auf das letzte "Bit" des Teilers auftreten.

In Fig. 10 ist schematisch eine dritte Ausführungsform des Winkelcodierers gezeigt. Diese Ausführungsform ist insbesondere für einen symmetrischen Mehrzylindermotor geeignet. Eine sich drehende Scheibe bzw. Drehscheibe 100 B (siehe Fig. 12) wird in Richtung des Pfeiles F mit der Hälfte der Drehzahl der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angetrieben. Diese Drehscheibe 100B weist vier Öffnungen auf, die im Winkelabstand von 90° voneinander versetzt sind:

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die betreffende Scheibe ist dem Stellungsdetektor 120 zugehörig. Die Winkelbreite der Öffnungen, die für sämtliche Öffnungen gleich ist, entspricht der erwünschten Voreilungsänderung, welche durch die Seite 100A für die maximale Voreilung und durch die Seite 100b für die minimale Voreilung bestimmt ist (siehe Fig. 12).

Der Stellungsdetektor 120 gibt ein rechteckförmiges Bezugssignal ab, dessen Zustand 1 (siehe Fig. 11) der Breite einer der Öffnungen entspricht. Auf den Übergang des Stellungsdetektors 120 in den Null-Zustand und während der gesamten Dauer dieses Zustands zählt ein Zähler 190 die Anzahl N1 von Impulsen, die der Impulse konstanter Frequenz abgebende Impulsgenerator 130 liefert. Wenn das Signal des Stellungsdetektors 120 erneut in den Zustand 1 gelangt, wird die durch den Zähler aufgenommene Anzahl N1 von Impulsen in einem ersten Binärteiler 180 durch eine Zahl N2 geteilt, die bei diesem Ausführungsbeispiel gleich 32 ist; dieser Wert stellt die Winkelbreite der Öffnungen der Scheibe 100B dar.

Die von dem Binärteiler 180 abgegebene Zahl N3, die der Anzahl von Impulsen pro Grad entspricht, wird in einem Registerspeicher 270 während einer Dauer gespeichert, die durch die Zeitkonstante einer monostabilen Kippschaltung 360 bestimmt ist. Diese monostabile Kippschaltung wird durch die Anstiegsflanke des von dem Stellungsdetektor 120 abgegebenen Bezugssignals ausgelöst.

Ein den Zustand des von der monostabilen Kippschaltung 360 abgegebenen Signals invertierender Inverter 370 und ein UND-Glied 380 steuern durch die Anstiegsflanke des von dem betreffenden UND-Glied 380 abgegebenen Signals das Ende der Zählung und die Nullrückstellung des Zählers 190. Der Zähl-

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beginn wird durch die Abfallflanke bzw. die abfallende Flanke des Signals des UND-Gliedes 380 gesteuert.

Der zweite Binärteiler 350 bewirkt die Teilung der von dem Zähler 190 abgegebenen Zahl N1 durch die von dem Registerspeicher 270 abgegebene Zahl N3, so daß am Ausgang des Teilers 350 (siehe Fig. 11) eine Binärzahl erhalten wird, die einem Wert entspricht, der durch die Verschiebung in bezug auf die zuvor erhaltene Zahl gegeben ist.

Der Tachogenerator 5 wird durch die Impulse gesteuert, die auf das letzte "Bit" des Teilers 350 auftreten.

Die Funktionen, die durch die bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehenen Registerspeicher ausgeführt werden, sind in den Fig. 5, 7, 9 und 11 nicht veranschaulicht, da ihre Funktion auf dem vorliegenden Gebiet bekannt ist und da eine der Erläuterung für ein gutes Verständnis der Erfindung nicht erforderlich erscheint.

Bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen hängt die erzielte Genauigkeit von der Frequenz des Generators 130 ab. Diese Frequenz ist derart berechnet, daß bei maximaler Drehzahl des Motors die Genauigkeit eine Bogensekunde pro Bogengrad beträgt, was bedeutet, daß für einen mit 12 000 Umdrehungen pro Minute laufenden Motors die Frequenz 2,16 MHz beträgt.

Gemäß Fig. 13 enthält die eine automatische Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung bewirkende Anordnung in bekannter Weise einen Winkelcodierer 1, einen Codewandler 4, einen Vergleicher 3, einen Tachogenerator 5, der durch Kippschaltungen 5, die eine Binärzahl B abgeben, und durch Programmatrizennetz-

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werke 5b gebildet ist, und eine Zündvorrichtung 7.

Gemäß dem oben genannten weiteren Ziel der Erfindung ist eine Steueranordnung zur Steuerung der Ladung der Spule bzw. Zündspule der automatischen Frühzündung zugeordnet; die betreffende Anordnung besteht im wesentlichen aus einem Zähler 2, einem Vergleicher 6, einem Inverter 11 und einer Kippschaltung, die aus zwei NAND-Gliedern 9 und 10 und zwei Invertern 8 und 12 besteht.

Der Zähler 2 erhält an einem Schaltungspunkt A die Informationssignale vom Ausgang des Winkelcodierers 1 j die Nullrückstellung des betreffenden Zählers ist durch den Zündzeitpunkt bestimmt, der festgelegt ist durch das am Schaltungspunkt C von dem Vergleicher 3 abgegebene Signal.

Der Vergleicher 6 nimmt an einem seiner Eingänge eine Binärzahl auf, die komplementär ist zu der am Schaltungspunkt D auftretenden Binärzahl B. Die betreffende komplementäre Binärzahl wird dabei über den Inverter 11 erhalten. An seinem anderen Eingang nimmt der Vergleicher 6 die von dem Zähler 2 abgegebene Binärzahl auf.

Das von dem Vergleicher 6 abgegebene Signal wird in invertierter Form dem einen Eingang des NAND-Gliedes 9 zugeführt. Dieses NAND-Glied 9 nimmt an seinem anderen Eingang das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 10 auf, welches an einem seiner Eingänge das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 9 und an seinem anderen Eingang das am Schaltungspunkt C auftretende Signal aufnimmt, welches den Zündzeitpunkt festlegt.

Diese Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Auf das Auftreten des Zündsignals (Fig. 2a) am Ausgang des Vergleichers

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bzw. automatischen Voreilungs-Vergleichers 3 hin zählt der Zähler 2 die von dem Winkelcodierer 1 abgegebenen Impulse (Fig. I4b). Der Vergleicher 6 gibt einen Impuls dann ab, wenn die am Ausgang des Zählers 2 vorhandene Binärzahl mit der invertierten Zahl übereinstimmt, die in den digitalen Voreilungs-Kippschaltungen 5a für eine niedrige Drehzahl (Fig. I4d) bzw. für eine hohe Drehzahl (Fig. I4e) gespeichert ist. In den Kippschaltungen ist tatsächlich eine der Drehzahl des Motors proportionale Zahl gespeichert. Je höher die Drehzahl wird, umso größer wird die in den Kippschaltungen 5a gespeicherte Zahl und umso kleiner wird der invertierte Wert (Fig. 14) sein, wodurch der am Ausgang des Vergleichers 6 auftretende Impuls sich mehr dem vorhergehenden Zündimpuls annähern wird. Die Impulsabstandszeit der Zündimpulse wird nachfolgend praktisch konstant sein.

Im Falle niedriger Drehzahlen ist der invertierte Wert der in den Kippschaltungen 5a gespeicherten Zahl durch die Kurve gegeben.

Am Ausgang des Inverters 8 und des Vergleichers 6 bildet sich bei durch die Inverter 8 und 12 und die NAND-Glieder 9 und gebildeter Kippschaltung ein Signal aus, dessen Anstiegsflanke (die durch einen nach oben zeigenden Pfeil in Fig.i4f für niedrige Drehzahlen und in Fig. 14g für hohe Drehzahlen schematisch dargestellt ist) den Punkt des Beginn der Ladung der Zündspule angibt und dessen Abfallflanke (die durch einen nach unten weisenden Pfeil in Fig. I4f und in Fig. 14g schematisch angedeutet ist) den Zündpunkt bestimmt.

Es sei bemerkt, daß bei niedriger Drehzahl die Spule bzw. Zündspule sich während einer Periode σ und bei hoher Drehzahl

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während einer Periode -^" auflädt, was im Gegensatz zu dem Diagramm, gemäß dem die Zündimpulse (Fig. 14a) unabhängig von der Drehzahl äquidistant auftreten, zu einer Dauer führt, die unabhängig von der Drehzahl des Motors bzw. der Brennkraftmaschine deutlich konstant ist und vor allem zu einer optimalen Ladezeitkonstante der Zündspule bzw. Spule führt.

Abschließend sei bemerkt, daß einzusehen sein dürfte, daß eine Vielzahl von Modifikationen bei den Ausführungsformen ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken vorgenommen werden kann. So wird tatsächlich für einen asymmetrischen Motor das System notwendigerweise die zwei aufeinanderfolgende Zündungen trennenden Zeitspannen verdoppeln, die nicht konstant sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 des Hauptpatents .... (Dt.-Anra. P 22 56 562.4) und des Zusatzpatents .... (Dt.-Anm. P 24 18 547.5), dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (2 bis 7) vorgesehen sind, die von einem Winkelcodierer (1A) abgegebene Signale, eine von einem Vergleicher (210) abgegebene Binärzahl und eine von automatischen Voreilungs-Matrizennetzwertaenabgegebene Binärzahl derart verarbeiten, daß zum einen die Steuerung der erwünschten Zündvoreilungskurve und zum anderen die Steuerung der Ladezeit der Zündspule der Zündvorrichtung (7) erfolgt.

2. Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, nach Anspruch 2 des Hauptpatents .... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelcodierer (1A) ein sich drehendes Element (100) enthält, dem ein Stellungsdetektor (120) zugehörig ist, der ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator (130) vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein Inverter (14O) vorgesehen ist, der das Bezugssignal invertiert, daß ein erster Zähler (150) vorgesehen ist, der durch eine monostabile Kippschaltung (16O) gesteuert eine Anzahl N1 von Impulsen, die von dem Impulsgenerator (130) abgegeben werden, während des Vorliegens des einen Zustand des Bezugssignals zählt und der mittels eines ersten einfachen Verknüpfungsgliedes (170) die betreffende Zahl N1 während des Vorliegens des anderen Zustande des Bezugssignals speichert, daß ein Binärteiler (180) vorgesehen ist, der

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die Zahl N1 durch eine andere Zahl N2 unter Abgabe einer Zahl N3 teilt, daß ein zweiter Zähler (190) vorgesehen ist, der über den genannten Inverter (14O) und ein zweites einfaches Verknüpfungsglied (200) die von dem Impulsgenerator (130) abgegebenen Impulse während des Vorliegens des genannten anderen Zustande des Bezugssignals zählt,/daß ein Vergleicher (210) vorgesehen ist, der die durch den zweiten Zähler (190) gezählte Anzahl von Impulsen und die von dem Binärteiler (180) abgegebene Zahl N3 vergleicht und der bei Gleichheit dieser beiden Zahlen ausgangsseitig einen Impuls abgibt, der einem durch die Verschiebung in bezug auf den vorhergehenden Impuls bestimmten Wert entspricht und der zum einen dem zweiten Zähler (190) zur Nullrückstellung und zum anderen gegebenenfalls über einen Codewandler (4) dem einen Eingang eines Vergleichers (3) zuführbar ist, der in dem Fall ein Zündsignal auslöst, daß die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 des Hauptpatents ... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelcodierer (1B) ein sich drehendes Element (100) enthält, welchem ein Stellungsdetektor (120) zugehörig ist, der ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator (130) vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein einfaches Verknüpfungsglied (200) vorgesehen ist, welches mit einem seiner Eingänge am Ausgang des Stellungsdetektors (120) und mit einem anderen Eingang am Ausgang des Impulsgenerators (130) angeschlossen ist, daß ein Zähler (230) über das genannte einfache Verknüpfungsglied (200)

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eine Anzahl N1 von Impulsen, die von dem Impulsgenerator (130) abgegeben worden sind, während des Vorliegens eines Zustands des Bezugssignals zu zählen imstande ist, daß eine erste monostabile Kippschaltung (240) vorgesehen ist, die den Beginn der Zählung zu steuern vermag, daß ein das Bezugssignal invertierender Inverter (250) am Ausgang des Stellungsdetektors (12O) angeschlossen ist, daß eine die Stillsetzung der Zählung des Zählers (230) steuernde zweite monostabile Kippschaltung (260) vorgesehen ist, daß ein Teiler (180) vorgesehen ist, der die Zahl N1 durch eine andere Zahl N2 zu teilen gestattet, daß ein erster Registerspeicher (270) vorgesehen ist, der durch die zweite monostabile Kippschaltung (260) gesteuert die von dem genannten Teiler (I8O) abgegebene Zahl N3 zu speichern vermag, daß ein Addierwerk (280) vorgesehen ist, welches die Zahl N3 und über einen zweiten Registerspeicher (290) die am Ausgang des zweiten Registerspeichers (290) auftretende Zahl unter Bildung einer weiteren Zahl addiert, daß ein Vergleicher (210) vorgesehen ist, der die von dem Zähler (230) abgegebene Zahl N1 und die von dem zweiten Registerspeicher (290) abgegebene Zahl unter Abgabe eines Impulses vergleicht, der einem Wert entspricht, welcher die Verschiebung in bezug auf einen vorhergehenden Impuls festlegt, und daß der betreffende abgegebene Impuls zum einen zur Steuerung der Einspeicherung in dem zweiten Registerspeicher (290) und zum anderen gegebenenfalls über einen Codewandler (4) zur Abgabe an einen der Eingänge eines Vergleichers (3) herangezogen ist, der das Zündsignal in dem Fall auslöst, daß die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

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Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 des Hauptpatents .... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelcodierer (1C) mit einem sich drehenden Element (100) vorgesehen ist, dem ein Stellungsdetektor (120) zugehörig ist, der ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator (130) vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein Teiler (310) vorgesehen ist, der die Bezugssignale um den Faktor 2 untersetzt und der ein rechteckförmiges Signal auf jedes zweite Bezugssignal hin abgibt, daß eine erste monostabile Kippschaltung (320) vorgesehen ist, die die Stillsetzung der Zählung über ein erstes einfaches Verknüpfungsglied (200) zu steuern gestattet, daß eine zweite monostabile Kippschaltung (34-0) vorgesehen ist, die durch die genannte erste monostabile Kippschaltung (320) ausgelöst wird und deren Zeitkonstante unterhalb der der genannten ersten monostabilen Kippschaltung (320) liegt, daß ein Zähler (230) vorgesehen ist, der mittels der zweiten monostabilen Kippschaltung (3^0) und eines zweiten einfachen Verknüpfungsgliedes (330) eine Anzahl N1 der von dem Impulsgenerator (130) abgegebenen Impulse während eines Teiles der Periode des von dem genannten Teiler (310) abgegebenen Signals zählt, daß ein Binärteiler (180B) vorgesehen ist, der die Zahl N1 durch eine andere Zahl N2 unter Abgabe einer Zahl N3 teilt, daß ein erster Registerspeicher (270) vorgesehen ist, der mittels der genannten zweiten monostabilen Kippschaltung (340) die von dem Binärteiler (180B) abgegebene Zahl N3 zu speichern vermag, daß ein Addierwerk (280) vorgesehen ist, welches mit Hilfe eines zweiten Registerspeichers (290) die Zahl N3 und die am Ausgang des zweiten RegisterSpeichers (290)

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auftretende Zahl zu addieren gestattet und eine Zahl N4 abzugeben vermag, daß ein Vergleicher (210) vorgesehen ist, der die von dem Zähler (230) abgegebene Zahl N1 und die von dem Addierwerk (290) abgegebene Zahl N4 vergleicht und einen Impuls abgibt, welcher einem Wert entspricht, der die Verschiebung in bezug auf den vorangehenden Impuls angibt, und daß dieser von dem Vergleicher (210) abgegebene Impuls zum einen zur Steuerung der Einspeicherung in dem zweiten Registerspeicher (290) und zum anderen gegebenenfalls über einen Codewandler (4) zur Steuerung eines Eingangs eines Vergleichers (3) heranziehbar ist, der ein Zündsignal in dem Fall auslöst, daß die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 des Hauptpatents .... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelcodierer (1D) mit einem sich drehenden Element (100) vorgesehen ist, dem ein Stellungsdetektor (120) zugehörig ist, der ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator (130) vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein die Bezugssignale um den Faktor 2 untersetzender Teiler (310) vorgesehen ist, der ein rechteckförmiges Signal auf jeweils zwei aufeinanderfolgende Bezugssignale hin abgibt, daß eine erste monostabile Kippschaltung (320) vorgesehen ist, die die Stillsetzung der Zählung über ein erstes einfaches Verknüpfungsglied (200) zu steuern gestattet, daß eine zweite monostabile Kippschaltung (340) vorgesehen ist, die durch die erste monostabile Kippschaltung (320) gesteuert ist und deren Zeitkonstante unterhalb der der ersten monostabilen Kippschaltung (320) liegt, daß ein Zähler (230) vorgesehen ist, der durch die genannte zweite monostabile Kippschal-

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tung (340) und ein zweites einfaches Verknüpfungsglied (330) gesteuert eine Anzahl N1 der von dem Impulsgenerator (130) abgegebenen Impulses während eines Teiles der Zeitspanne des Signals zu zählen gestattet, welches von dem genannten Teiler (310) abgegeben ist, daß ein erster Binärteiler (180B) vorgesehen ist, der die Zahl N1 durch eine andere Zahl N2 unter Abgabe einer Zahl N3 zu teilen gestattet, daß ein Registerspeicher (270) vorgesehen ist, der durch die zweite monostabile Kippschaltung (340) gesteuert die von dem genannten ersten Binärteiler (180b) abgegebene Zahl N3 zu speichern gestattet, daß ein zweiter Binärteiler (350) vorgesehen ist, der die von dem genannten Zähler (230) abgegebene Zahl N1 durch die von dem Registerspeicher (270) abgegebene Zahl N3 derart zu teilen gestattet, daß am Ausgang dieses zweiten Binärteilers (350) eine Binärzahl auftritt, die einem Wert entspricht, der die Verschiebung in bezug auf eine zuvor erhaltene Zahl festlegt und dem Verschiebewert entspricht, und daß diese am Ausgang des zweiten Binärteilers (350) erhaltene Binärzahl direkt einem Eingang eines Vergleichers (3) zuführbar ist, der ein Zündsignal in dem Fall auslöst, daß die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

6. Vorrichtung zur Erzielung einer automatischen Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 des Hauptpatents .... (Dt.-Anm. P 22 56 562.4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelcodierer (1E) mit einem sich drehenden Element (100B) vorgesehen ist, dem ein Stellungsdetektor (120) zugeordnet ist, der ein rechteckförmiges Bezugssignal konstanter Breite abgibt, daß ein Impulsgenerator (130) vorgesehen ist, der Impulse konstanter Frequenz abgibt, daß ein Zähler (190) vorgesehen ist, der eine Anzahl N1 der von dem (Takt)lmpuls-

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generator (130) abgegebenen Impulse während des Vorliegens eines Zustande des Bezugssignals zu zählen gestattet, daß ein erster Binärteiler (180) vorgesehen ist, der die Zahl N1 durch eine andere Zahl N2 unter Abgabe einer Zahl N3 zu dividieren gestattet, daß ein Registerspeicher (270) vorgesehen ist, der durch eine monostabile Kippschaltung (360) gesteuert die Zahl N3 während einer durch die betreffende monostabile Kippschaltung (360) gemessenen Zeitspanne zu speichern gestattet, daß ein das Zustandssignal der monostabilen Kippschaltung (360) invertierender Inverter (370) vorgesehen ist, daß ein einfaches Verknüpfungsglied (380) vorgesehen ist, welches durch die Anstiegsflanke seines Ausgangssignals das Zählende und die Nullrückstellung des Zählers (190) zu steuern vermag und welches durch die Abfallflanke seines Ausgangssignals den Zählbeginn zu steuern vermag, daß ein zweiter Binärteiler (350) vorgesehen ist, der die von dem Zähler (190) abgegebene Zahl NI durch die von dem Registerspeicher (270) abgegebene Zahl N3 derart zu teilen gestattet, daß am Ausgang des zweiten Binärteilers (350) eine Binärzahl auftritt, die einem Verschiebewert in bezug auf eine zuvor erhaltene Zahl entspricht, und daß die so erhaltene, dem Verschiebewert entsprechende Binärzahl dem einen Eingang eines Vergleichers (3) direkt zuführbar ist, der das Zündsignal in dem Fall auslöst, daß die Codezahl A mit der Codezahl B koinzidiert.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen durch einen Zähler gebildet sind, der die Informationssignale des Winkelcodierers aufnimmt und durch die Signale am Ausgang des Vergleichers (z.B. 210) auf Null zurückstellbar ist, und daß der betreffende Zähler ferner die Informationssignale aufnimmt, die in eine Binärzahl umgewandelt sind,welche von einem zweiten Vergleicher aufgenommen worden ist, der zur selben Zeit den

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Komplementwert der betreffenden Binärzahl aufnimmt, die an den automatischen Voreilungs-Matrizennetzwerken auftrifft, und daß der genannte zweite Vergleicher an seinem Ausgang eine Kippschaltung aufweist, die die betreffende Informationssignale zum einen über den genannten zweiten Vergleicher, der- den Beginn der Ladung der Zündspule festlegt, und zum anderen durch den digitalen Voreilungs-Vergleicher aufnimmt, der den Zündzeitpunkt festlegt.

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