DE2544250A1

DE2544250A1 - Geraet zum messen des zuendzeitpunktes eines dieselmotors

Info

Publication number: DE2544250A1
Application number: DE19752544250
Authority: DE
Inventors: Alfred Lee Lindsey
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2291474A1; JPS5164135A

Description

04-3976 Ge ²· Oktober 1975

HONEYWELL INC.
The Honeywell Plaza Minneapolis, Minn., USA

Gerät zum Messen des Zündzeitpunktes eines Dieselmotors

Bei einem Ottomotor bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, den Zündzeitpunkt zu bestimmen. Erfaßt man einerseits beispielsweise den Augenblick der höchsten Verdichtung, der dem oberen Umkehrpunkt des Kolbens entspricht und andererseits den Äugenblick der Zündung, der beispielsweise aus dem Zündiinpuls der Zündspule ableitbar ist, so kann in einfacher Weise der Zündwinkel gemessen werden. Bei einem Dieselmotor ist die Bestimmung des Zündzeitpunktes in solch einfacher Weise dagegen nicht möglich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät anzugeben, das die Messung des ZündZeitpunktes bei einem Dieselmotor in einfacher und zuverlässiger Weise gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand des in der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben.

Gemäß der einzigen Figur weist ein Dieselmotor 2 eine Kraftstoff-Einspritzpumpe 4 mechanischer Art auf, die zur Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder des Dieselmotors benutzt wird. Ein Wandler 6 ist mit der Kraftstoff-Einspritzpumpe gekoppelt und

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stellt den Beginn der Kraftstoff-Einspritzung in einen Bezugszylinder des Dieselmotors fest. Das Ausgangssignal des WanderIs 6 wird der Reihe nach einem Hochpaßfilter 8 und einem Tiefpaßfilter 10 zugeführt, wodurch lediglich diejenigen Frequenzkomponenten erhalten werden, die in ein vorbestimmtes Frequenzband, beispielsweise in das Frequenzband zwischen 26 kHz und 100 kHz_; fallen. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 10 wird einem Schwellwertdetektor 12 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der von dem Tiefpaßfilter ίο empfangene Impuls eine vorbestimmte Amplitude überschreitet. Das Ausgangssignal des Schwellwertdetektors 12 wird durch einen Impuls-Ausgangsschaltkreis 14 verstärkt und als Signal "B" einem Eingang eines ersten GatterSchaltkreises 16 zugeführt.

■Auf einem mit der Kurbelwelle des' Motors 2 verbundenen Schwungrad 18 ist ein Paar fester Zeitgebermarken 20 und 22 angeordnet, die voneinander durch eine vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden, z.B. 60° getrennt sind. Die Zeitgebermarken auf dem Schwungrad 18 werden durch einen zweiten Wandler 24 abgetastet, wobei das Ausgangssignal des zweiten Wandlers 24 einem Detektorschaltkreis 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Detektors 26 wird von einem Impuls-Ausgangsschaltkreis 28 verstärkt und einerseits einem zweiten Gatterschaltkreis 30 als Freigabesignal und andererseits als zweites Eingangssignal dem ersten Gatterschaltkreis 16 zugeführt. Ein zweites Eingangssignal für den zweiten Gatterschaltkreis .30 wird einem Oszillator 32 mit fester Frequenz entnommen, der seinerseits ebenfalls ein drittes Eingangssignal für den ersten Gatterschaltkreis 16 erzeugt. Die ersten und zweiten Gatterschaltkreise 16" und 30 können irgendwelche geeigneten Schaltkreise sein, die den Durchgang der Signale des Oszillators 32 während einer durch den Auftritt der beiden Eingangssignale bestimmten Zeitperiode gestatten, wobei solche Schaltkreise im Stand der Technik bestens bekannt sind. Beispielsweise kann im Fall des ersten Gatterschaltkreises 16 das durch den Wandler 6 festgestellte Ausgangssignal dem Setzeingang eines Flip-Flops zugeführt werden, während der "1"-Ausgang des Flip-Flops zusammen mit dem Ausgangssignal des

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Oszillators 32 auf ein UND-Gatter mit zwei Eingängen geführt ist. Auf diese Weise werden die Signale des Oszillators 32 durch das UND-Gatter nur hindurchgelassen, wenn das Flip-Flop an seinem Ausgang ein "1"-Signal aufweist. Das Flip-Flop wird durch die Feststellung der zweiten Zeitmarke auf dem Schwungrad 18 zurückgestellt, d.h. es gibt ein "O"-Signal aus und blockiert somit den Durchgang der Oszillatorsignale durch das UND-Gatter. Da beide Zeitgebermarken auf dem Schwungrad erfaßt werden, kann das Ausgangssignal des Impuls-Ausgangsschaltkreises 28 zuerst einem nicht dargestellten 2 Bit-Zähler zugeführt werden, wobei lediglich die zweite Zeitgebermarke ein Zählerausgangssignal zur Rückstellung des Flip-Flops erzeugt. In gleicher Weise kann der zweite Gatterschaltkreis 30 ein Flip-Flop aufweisen, welches durch die zuerst festgestellte Zeitgebermarke gesetzt wird und durch die zweite festgestellte Zeitgebermarke zurückgestellt wird, wobei der "1"-Ausgang des Flip-Flops als ein Eingangssignal einem UND-Gatter mit zwei Eingängen zugeführt wird, während das Ausgangssignal des Oszillators 32 den anderen Eingang des UND-Gatters beaufschlagt. Ein Ausgangssignal des ersten Gatterschaltkreises 16 wird auf einen ersten Zähler 34 geschaltet, während das Ausgangssignal des zweiten Gatterschaltkreises 30 auf einen zweiten Zähler 36 geführt ist. Das Ausgangssignal des ersten Zählers 34 wird einem ersten Digital/ Analog-Wandler 38 zugeführt. Ebenso wird das auf summierte ZähJ.-signal des zweiten Zählers 36 einem zweiten Digital/Analog-Wandler 40 zugeführt. Die analogen Ausgangssignale des ersten und zweiten Digital/Analog-Wandlers 38 bzw. 40 werden einem analogen Verhältnis-Rechenschaltkreis 42 aufgeschaltet. Das analoge Ausgangssignal des analogen Rechenschaltkreises 42 repräsentiert die zeitliche Voreilung des ZündZeitpunktes und wird seinerseits einem anzeigenden Meßgerät 44 zugeführt.

Das Gerät zum Messen des Zündzeitpunktes gemäß der vorliegenden Erfindung soll bei seinem Betrieb ein Ausgangssignal erzeugen, welches einerAnzahl von Winkelgraden zugeordnet ist, um die der Beginn der Kraftstoffeinspritzung in den Dieselmotor in Bezug auf die obere Umkehrstellung des Kolbens innerhalb des Bezugszylinders

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vorauseilt. Zu diesem Zweck ist der Wandler 6 als ein geeigneter Vibrationsempfindlicher Wandler ausgebildet, der die mechanische Vibration der Kraftstoff-Einspritzdüse bei ihrer Betätigung abfühlt. Ein der Betätigung der Kraftstoff-Einspritzdüse zugeordnetes elektrisches Ausgangssignal des Wandlers 6 wird durch die Frequenzfilter 8 und 10 gefiltert, wodurch lediglich diejenigen typischen Vibrations-Frequenzkomponenten innerhalb des Spektrums zwischen 2.6 kHz und 100 kHz ausgesiebt werden. Das gefilterte Signal wird zur Triggerung des Schwellwertdetektors 12 benutzt, der seinerseits lediglich eine vorbestimmte Amplitude des ersten Impulses innerhalb des gefilterten Impulszuges auswählt. Der nachgeschaltete Impuls-Ausgangsschaltkreis 14 bewirkt eine Impulsformung des Ausgangssignales des Schwellwertdetektors sowie eine Verstärkung desselben, wobei dieses geformte und verstärkte Signal als ein erstes Eingangssignal "B" dem ersten Gatterschaltkreis 16 zugeführt wird.

Gleichzeitig tastet der zweite Wandler 24 die festen Zeitgebermarken auf dem Schwungrad 18 des Dieselmotors 2 ab. Dieser Wandler 24 als auch die Zeitgebermarken 20 und 22 können in irgendeiner im Stand der Technik bekannten Weise verwirklicht werden. Die Zeitgebermarken 20 und 22 sind auf dem Schwungrad 18 durch einen vorgegebenen Winkelabstand voneinander getrennt, z.B. durch 60 Winkelgrade, wobei die zweite Zeitgebermarke,z.B. die Marke 22, der oberen Umkehrstellung des Kolbens zugeordnet ist. Das Ausgangssignal des Wandlers 24 wird ebenfalls durch den Detektor 26 auf eine bestimmte Schwelle überprüft und durch den nachgeschalteten Impuls-Ausgangsschaltkreis 28 verstärkt und geformt. Das Ausgangssignal des Impuls-Ausgangsschaltkreises 28 besteht demnach aus einem Paar von Impulsen, die dem Auftritt der Zeitgebermarken 20 und 22 entsprechend zugeordnet sind, wobei dieses Imr; pulspaar als ein erstes Eingangssignal dem zweiten Gatterschaltkreis 30 und als ein zweites Eingangssignal dem ersten Gatterschaltkreis 16 aufgeschaltet wird. Die ersten und zweiten Gatterschaltkreise 16 und 30 werden zur Steuerung der Zuführung der Ausgangssignale des Frequenzoszillators 32 zu dem ersten und

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zweiten Zähler 34 bzw. 36 benutzt. Die von dem Oszillator 32 dem ersten Zähler 34 zugeführten Signale werden durch diesen während einer Zeitperiode gezählt, die durch die Zuführung des Freigabesignales zu dem Gatterschaltkreis 16, d.h. durch das "B"-Signal des Impuls-Ausgangsschaltkreises 14 und das "C"-Ausgangssignal des Impuls-Ausgangsschaltkreises 28 bestimmt /In gleicher Weise werden die Signale des Oszillators 32 durch den zweiten Zähler 36 während einer Zeitperiode gezählt, die durch das Auftreten der ersten und zweiten Zeitgebermarke 20 bzw. 22 festgelegt ist.

Die in den Zählern 34 und 36 gespeicherten Zählsignale werden den zugeordneten Digital/Analog-Wandlern 38 und 40 zugeführt, die die anstehenden Digitalsignale in entsprechende analoge Ausgangssignale umwandeln. Diese analogen Ausgangssignale werden dem Verhältnis-Rechenschaltkreis 42 aufgeschaltet, der seinerseits das Verhältnis der beiden Ausgangssignale bezogen auf das durch die beiden Zeitgebermarken vorgegebene Bezugssignal bildet. Der analoge Verhältnisrechner 42 kann irgendeine herkömmliche geeignete Vorrichtung sein, wie sie beispielsweise von der Firma Analog Device, Inc., Norwood, Massachusetts in Form des Typs "Nr. 434-B Divider" hergestellt wird. Das Ausgangssignal des Verhältnisrechners 42 ist ein analoges Signal mit einer Amplitude, welche der Voreilung in Winkelgraden des Beginns der Kraftstoff-Einspritzung in Bezug auf den oberen Umkehrpunkt des Kolbens im Bezugszylinder entspricht. Dieses Analogsignal kann irgendeiner geeigneten Ausgangseinrichtung, ζ. B. dem Meßgerät 44, aufgeschaltet werden, wodurch eine Anzeige der zeitlichen Voreiling erfolgt. Es sei an dieser Stelle •vermerkt, daß eine Signalverzögerung in dem dem Wandler 6 nachgeschalteten Schaltkreis hinzuaddiert werden kann, um eine Kompensation für irgendeine der Hochdruck-Kraftstoffzuführung zur Einspritzdüse anhaftende Verzögerung vorzusehen, wodurch die gemessene Anzahl von Winkelgraden der Öffnung der Versorgungspumpe anstelle der Betätigung des Ventils für die Einspritzdüse zugeordnet werden kann. Um ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung über mehrere Umdrehungen des Diesel-

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motors 2 zu gewährleisten, müssen Rückstellsignaie für die Zähler und Digital/Analog-Wandler erzeugt werden, die mit geeigneter Verzögerung von den Wandler-Ausgangssignalen abgeleitet werden können. Diese Rückstellsignale sind der besseren Übersichtlichkeit halber in der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnungen nicht dargestellt.

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Claims

Patentansprüche

1. Gerät zum Messen des ZundZeitpunktes eines Dieselmotors, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung (6) zur Erzeugung eines Ausgangssignales bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung in einen Bezugszylinder der Maschine,

eine zweite Vorrichtung (18,20,22,24) zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Ausgangsimpulses in Übereinstimmung mit der Bewegung der Kurbelwelle (18) der Maschine über eine vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden, wobei der zweite Ausgangsimpuls der oberen Umkehrstellung des Kolbens zugeordnet ist,

eine dritte Vorrichtung (26,28,30,32,36,40), welche auf die zweite Vorrichtung anspricht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das der Zeit zwischen den Auftritten des ersten und zweiten Impulses und damit der Bewegung der Kurbelwelle zugeordnet ist,

eine vierte Vorrichtung (16,32,34,38), welche auf die erste und zweite Vorrichtung anspricht und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das der Zeit zwischen der Kraftstoffeinspritzung und dem Auftreten des zweiten Ausgangsimpulses zugeordnet ist_/und

eine Recheneinrichtung (42) zur Multiplikation des Verhältnisses der beiden Ausgangssignale mit einem der Anzahl der Winkelgrade zwischen den beiden Ausgangsimpulsen entsprechenden Signal, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die zeitliche Voreilung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung in Bezug auf die obere Umkehrstellung des Bezugskolbens anzeigt,

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2. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung einen Wandler (6) zur Überwachung der mechanischen Operation der Kraftstoff-Einspritzdüse des Bezugszylinders umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung zwei auf einer mit der Kurbelwelle verbundenen Schwungscheibe (18) im Abstand angeordnete Zeitgebermarken (20,22) aufweist, die von einem Fühler (24) abgetastet werden.

4. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten Vorrichtungen jeweils elektronische Zähler (34,36) aufweisen, denen über •Gatterschaltkreise (16,30) von einem Oszillator (32) erzeugte Eingangssignale aufschaltbar sind, daß den Zählern Digital/Analog-Wandler (38,40) nachgeschaltet sind und daß die Gatterschaltkreise (16,30) durch die zweite bzw. erste Vorrichtung betätigbar sind.

5. Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (42) der Ermittlung eines analogen Verhältnisses dient, das einer Anzeigeeinrichtung (44) zwecks Erzielung einer sichtbaren Anzeige aufgeschaltet ist.

6. Gerät naph Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wandler (6) und den einen Gatterschaltkreis (16) ein Bandpaßfilter (8,10), ein Schwellwert-Detektor (12) und ein" Impulsformer (14) geschaltet sind.

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