DE2552420A1

DE2552420A1 - IC engine ignition timing adjustment angle indicator - has reference signal generator and compensator for speed dependent output signal

Info

Publication number: DE2552420A1
Application number: DE19752552420
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Bremer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-11-22
Filing date: 1975-11-22
Publication date: 1977-05-26

Abstract

The indicator has a reference signal generator which transmit at a preset angular position of the crankshaft. A switching device indicates the time interval between the reference signal and an electric signal indicating the ignition instant, the time interval being a measure for the ignition adjustment angle. The output signal of the reference generator has its speed dependent error compensated by a correction pulse, changing the ignition instant indicating signal in response to the reference signal error. Preferably this compensation is attained by calibrating the evaluating analog or digital measuring apparatus during engine idle run. The correction pulse may be variable with the engine speed.

Description

Einrichtung zur Ermittlung des ZündverstellwlnkelsDevice for determining the ignition advance angle

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Zündverstellwinkels in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Bezugsmarkengeber zur Abgabe eines Bezugssignales bei einer bestimmten Drehwinkelstellung der Kurbelwelle und mit einer Schaltungsanordnung zur Ermittlung des zeitlichen Abstandes zwischen dem Bezugs signal und einem den Zündzeitpunkt kennzeichnenden elektrischen Signal, wobei der zeitliche Abstand ein Maß für den Zündverstellwinkel ist.The invention relates to a device for determining the ignition advance angle in ignition systems of internal combustion engines, with a reference mark generator for outputting a Reference signal at a certain angle of rotation of the crankshaft and with a Circuit arrangement for determining the time interval between the reference signal and an electrical signal characterizing the ignition point, the time interval is a measure of the ignition advance angle.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird als Bezugsmarkengeber ein Geber verwendet, welcher die obere Totpunktlage eines Kolbens in-einen Zylinder der Brennkraftmaschine kennzeichnet. Zur Ermittlung bzw. Kennzeichnung des Zündzeitpunktes wird üblicherweise eine sog; Triggerzange verwendet, dies ist ein Ringkerngeber, der über eine Zündleitung geschoben wird und bei jedem-Zündimpuls ein entsprechendes Signal abgibt. Der Abstand zwischen den beiden Ausgangssignalen der Geber wird beispielsweise durch Auszählen mit einer hohen Zählfrequenz ermittelt und bildet - bezogen auf die Zeit für eine Kurbelwellenumdrehung - ein Maß für den Zündverstellwinkel.In known devices of this type is used as a reference mark generator a transmitter is used, which puts the top dead center position of a piston in a cylinder the internal combustion engine. For determining or identifying the ignition point will usually a so-called; Uses trigger clamp, this is a toroidal encoder that is pushed over an ignition cable and a corresponding one with each ignition pulse Emits signal. The distance between the two output signals of the encoder is, for example determined by counting with a high counting frequency and forms - based on the time for one crankshaft revolution - a measure of the ignition advance angle.

Die zur Zeit bekannten induktiven Bezugsmarkengeber haben jedoch drehzahlabhängige Fehler, die dazu führen, daß das Meßergebnis verfälscht wird. Diese drehzahlabhängigen Fehler rühren beispielsweise von magnetischen Verlusten her und steigen mit wachsender Drehzahl an. Außerdem ist durch parasitäre Einflüsse, wie beispielsweise Verschmutzung des Gebers mit einem die Messung beeinflussenden Abschlußwiderstand etwa in der Größenordnung von 10 Kiloohm zu rechnen, der zusammen mit der Geberinduktivität (L-R-Kombination) zu Zeitfehlern führt.The inductive reference mark encoders currently known, however, have speed-dependent ones Errors which lead to the measurement result being falsified. These speed-dependent Errors arise, for example, from magnetic losses and increase with increasing Speed. It is also due to parasitic influences such as pollution of the encoder with a terminating resistor influencing the measurement, approximately in the Expect around 10 kilohms, together with the encoder inductance (L-R combination) leads to time errors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Zündverstellwinkelmessung die genannten schädlichen Einflüsse zu vermindern bzw. ganz auszuschließen und das Meßverfahren in seiner Genauigkeit so zu verbessern, daß der Zündverstellwinkel äußerst exakt ermittelt werden kann, wie das bei Einstellarbeiten an der Zündanlage der Brennkraftmaschine beispielsweise zum Zwecke der Verminderung schädlicher Anteile im Abgas der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Außerdem soll eine einfache Schaltungsanordnung gefunden werden, mit der die Vermeidung der angesprochenen Fehler ohne weiteres möglich ist, wobei die Schaltung auch im rauhen Werkstattbetrieb zuverlässig und sicher arbeiten soll.The invention is based on the object of measuring the ignition advance angle to reduce or completely exclude the aforementioned harmful influences and that Measuring method to improve its accuracy so that the ignition advance angle can be determined extremely precisely, as is the case with adjustment work on the ignition system the internal combustion engine, for example, for the purpose of reducing harmful components is required in the exhaust gas of the internal combustion engine. In addition, a simple circuit arrangement can be found, with the avoidance of the mentioned errors easily is possible, whereby the circuit is reliable and even in rough workshop operation should work safely.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Kompensation drehzahlabhängiger Fehler des Ausgangssignales des Bezugsmarkengebers ein Korrekturimpuls erzeugt wird, der das den Zündzeitpunkt kennzeichnende Signal entsprechend dem Fehler des Bezugssignales verändert.This object is achieved according to the invention in that for compensation speed-dependent error of the output signal of the reference mark encoder a correction pulse is generated, the signal indicative of the ignition timing corresponding to the error of the reference signal changed.

Weitere vorteilhafte Aus gestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus den zugehörigen Zeichnungen.Further advantageous designs and expedient developments of the invention emerge in connection with the subclaims from the following Description of an exemplary embodiment and from the accompanying drawings.

Es zeigen: Fig. 1 einen Impulsplan, in dem das Ausgangssignal des Bezugsmarkengebers und ein Zündsignal sowie ein den Verstellwinkel darstellendes elektrisches Signal über der Zeit aufgetragen sind, Fig. 2 Fehlerkurven eines Bezugsmarkengebers, Fig. 3 in schematischer Darstellung den Schaltplan einer Einrichtung zur Ermittlung des Zündverstell.inkels und Fig. 4 einen Impulsplan zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3.1 shows a pulse diagram in which the output signal of the Reference mark encoder and an ignition signal as well as one representing the adjustment angle electrical signal are plotted against time, Fig. 2 error curves of a reference mark encoder, 3 shows a schematic representation of the circuit diagram of a device for determining of the Zündverstell.inkels and Fig. 4 a pulse plan to explain the mode of operation the device according to FIG. 3.

In Fig. la ist eine Impulsfolge aufgetragen, deren Elnzelimpulse durch den Bezugsmarkengeber bei einer bestlmmten Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei der oberen Totpunktlage eines Kolbens, ausgelöst werden. In Fig. lb sind die einem ausgewahlten Zylinder einer Brennkraftmaschine zugeordneten Zündimpulse aufgetragen, welche bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehurig einmal auftreten. Kommt beispielsweise ein Zündimpuls zum Zeitpunkt t1 und der Bezugsmarkenimpuls zum Zeitpunkt t05 so wird in einer entsprechenden Auswerteschalteinrichtung die Zeit differenz t = to + t1 gebildet und ins Verhältnis zur Zeit T von zwei Kurbelweilenumdrehungen gesetzt. Da zwei Kurbelwellenumdrehungen 720 Grad entsprechen, ergibt sich der in Fig. lc aufgetragene Zündverstellwinkel zu zu = 7200 Tt Die zur Zeit bekannten induktiven Bezugsmarkengeber haben jedoch drehzahlabhängige Fehler, die durch magnetische Verluste, welche mit der Drehzahl wachsen, verursacht werden.In Fig. La a pulse sequence is plotted, the individual pulses through the reference mark transmitter at a certain angular position of the crankshaft of the internal combustion engine, for example, at the top dead center position of a piston, are triggered. In Fig. lb are the ignition pulses assigned to a selected cylinder of an internal combustion engine plotted, which occur once every second crankshaft revolution. Comes For example, an ignition pulse at time t1 and the reference mark pulse at time t05 is the time difference in a corresponding evaluation switching device t = to + t1 formed and in relation to the time T of two crankshaft revolutions set. Since two crankshaft revolutions correspond to 720 degrees, the in Fig. Lc plotted ignition advance angles to zu = 7200 Tt The for Well known inductive reference mark encoders have speed-dependent errors, caused by magnetic losses that increase with speed.

Außerdem wird der Bezugsmarkengeber üblIcherweise mit einem Abschlußwiderstand infolge parasitärer Einflüsse, beispielsweise der Verschmutzung des Gebers, belastet, so daß auch dadurch drehzahlabhängige Verschiebungen des in Fig. la aufgetragenen Bezugsimpulses vorkommen können. Typische Fehlerkurven für einen Bezugsmarkengeber sind in Fig. 2 dargestellt. Dort ist zum einen der drehzahlabhängige Fehler eines Bezugsmarkengebers in Winkelgraden u und zum anderen in absoluten Zeiten tç über der Drehzahl n aufgetragen. Betrachtet man beispielsweise Drehzahlen, die größer als die Leerlaufdrehzahl nL sind, kann man erkennen, daß die Kurve für die Kurbelwinkelgrade nur noch relativ flach ansteigt. Eine besonders einfache Methode zu einer wenigstens angenäherten Korrektur besteht nun beispielsweise darin, daß man einen konstanten Korrekturfaktor, der durch die bei 10 mit unterbrochenen Linien angedeutete Gerade dargestellt wird, bei der Weiterverarbeitung des Ausgangssignales des Bezugsmarkengebers berücksichtigt, so daß oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL nur noch der dynamische Fehler D das Meßergebnis beeinträchtigt.In addition, the reference mark encoder is usually equipped with a terminating resistor burdened as a result of parasitic influences, e.g. contamination of the encoder, so that also thereby speed-dependent shifts of the plotted in Fig. la Reference pulse can occur. Typical error curves for a reference mark encoder are shown in FIG. On the one hand there is the speed-dependent error Reference mark encoder in angular degrees u and on the other hand in absolute times tç the speed n plotted. For example, if you look at speeds that are greater than the idle speed nL, it can be seen that the curve for the crank angle degrees only rises relatively flat. A particularly simple method to at least one approximate correction now consists, for example, in the fact that one has a constant Correction factor, the straight line indicated by broken lines at 10 is shown during the further processing of the output signal of the reference mark encoder taken into account, so that above the idle speed nL only the dynamic Error D affects the measurement result.

Der konstante Korrekturfaktor kann beispielsweise auf mechanischem Weg durch eine entsprechende Eichung der Skala oder des Bezugsmarkengebers oder auch auf elektrischem Wege durch Vorgabe eines elektrischen Korrektursignales erfolgen.The constant correction factor can, for example, be based on mechanical Way through a corresponding calibration of the scale or the reference mark encoder or can also be done electrically by specifying an electrical correction signal.

Mit der Einrichtung nach Fig. 3 wird der in Fig. 2 dargestellte Fehler vollständig kompensiert. Um dies zu erreichen, muß das den Zündzeitpunkt kennzeichnende elektrische Signal entsprechend dem Fehler des Ausgangssignales des Bezugsmarkengebers verändert werden. Dies geschieht mit Hilfe der im folgenden beschriebenen Schalteinrichtung.With the device according to FIG. 3, the error shown in FIG. 2 becomes apparent fully compensated. In order to achieve this, the ignition point must be characteristic electrical signal corresponding to the error in the output signal of the reference mark encoder to be changed. This is done with the help of the switching device described below.

In Fig. 3 ist ein Geber 11 zur Bildung eines den Zündzeitpunkt kennzeichnenden elektrischen Signales dargestellt.In Fig. 3 is a transmitter 11 for forming a characterizing the ignition point electrical signal shown.

Dieser Geber weist einen Ringkern 12 auf, der üblicherweise über eine Zündleitung 13, die zu einer Zündkerze 14 führt, geschoben ist. Auf dem Ringkern 12 ist eine Aufnehmerspule 15 angeordnet, in der bei Auftreten eines Zündsignales in der Zündleltung 13 ein Impuls induziert wird, der in einem Verstärker und Schwellwertschalter 16 in einen Rechteckimpuls umgeformt wird, der in dem Impulsplan nach Fig. 4 bei a aufgetragen ist.This encoder has a toroidal core 12, which usually has a Ignition line 13, which leads to a spark plug 14, is pushed. On the toroid 12, a pick-up coil 15 is arranged in which, when an ignition signal occurs in the ignition line 13 a pulse is induced, which in an amplifier and threshold switch 16 is converted into a rectangular pulse, which in the pulse plan of FIG a is applied.

Zur Bildung eines Bezugssignales ist ein Bezugsmarkengeber 17 vorgesehen, der beispielsweise bei der oberen Totpunktlage des Kolbens der Erennkraftmaschine einen Impuls abgibt. Dieser Geber weit eine Aufnehmerspule 18 au, in welcher bei VorbeibPwegung eines Leitstückes 19> das synchron mit der Kurbelwelle 20 der Brennkraftmaschine umläuft, ein Signal induziert wird. Die Aufnehmerspule 18 ist mit einem Verstärker und Schwellwertschalter 21 verbunden, an dessen Ausgang ein rechteckförmiger Bezugsimpuls abgenommen werden kann. Dieser Bezugsimpuls ist in Fig. 4e dargestellt. Da die Impulsbreite dieses Impulses mit der Drehzahl schwankt, ist dem Verstärker und Schwellwertschalter 21 eine monostabile Kippstufe 22 nachgeschaltet, die ausgelöst durch Verstärker und Schwellwertschalter 21 Impulse mit konstanter Dauer und konstanter Amplitude erzeugt. In dem nachgeschalteten RC-Glied 23 wird eine drehzahlabhängige Spannung gebildet, welche an einen Operationsverstärker 24 angelegt ist. Dieser Operationsverstärker dient zum einen als Trennverstärker und zum anderen wird von der angelegten Spannung das Komplement zu einer mit einem Spannungsteiler 32 eingestellten Spannung gebildet. Damit erhält man am Ausgang des Operationsverstärkers eine mit wachsender Drehzahl fallende Spannung.A reference mark transmitter 17 is provided to generate a reference signal. for example at the top dead center position of the piston of the engine emits an impulse. This encoder far has a pick-up coil 18 in which at Passing a guide piece 19> that is synchronous with the crankshaft 20 of the Internal combustion engine rotates, a signal is induced. The pickup coil 18 is connected to an amplifier and threshold switch 21, at its output a rectangular reference pulse can be picked up. This reference pulse is in Fig. 4e shown. Since the pulse width of this pulse fluctuates with the speed, a monostable multivibrator 22 is connected downstream of the amplifier and threshold switch 21, which triggered by amplifier and threshold switch 21 pulses with constant Duration and constant amplitude. In the downstream RC element 23 is a speed-dependent voltage is formed, which is fed to an operational amplifier 24 is created. This operational amplifier serves on the one hand as an isolating amplifier and on the other hand, the applied voltage becomes the complement to one with a voltage divider 32 set voltage is formed. This gives you at the output of the operational amplifier a voltage that falls with increasing speed.

Diese Spannung ist einem Funktionsgenerator 26 zugeführt, der beispielsweise entsprechend dem in Fig. 2 mit 27 bezeichneten Polygonzug eine Spannung liefert. Der Aufbau und die Wirkungsweise des dargestelltep Funktionsgenerators ist allgemein bekannt, so daß hier auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet werden kann. Die Ausgangsspannung gemäß der Kennlinie 27 in Fig. 2 ist an eine spannungsgesteuerte monostabile Kippstufe 2Q angelegt, die Ausgangsimpulse liefert, deren Impulsbreite von der jeweiligen Ausgangsspannung des Funktionsgenerators 26 abhängt. Das bedeutet, daß eine niedrige Ausgangs spannung Impulse kleiner Impulsbre,ite und eine hohe Ausgangsspannung Impulse mit großer Impulsbreite bewirkt. Die monostabile Kippstufe liefert somit über der Drehzahl Impulse der Dauer t , die die Fehlerkurve t in einem Polygonzug annähert. Die Triggerung der spannungsgesteuerten monostabilen Kippstufe erfolgt dabei durch den Verstärker und Schwellwertschalter 16 mit dem in Fig. 4a dargestellten Impuls. Das Ausgangssignal der spannungsgesteuerten monostabilen Kippstufe 25 ist in Fig. 4b aufgetragen. Es ist an eine logische Schalt einrichtung 28 angelegt und wird dort mit Hilfe eines Inverters 29 invertiert. Das Ausgangssignal des Inverters 29 ist in Fig. 4c aufgetragen. Dieses Ausgangssignal gemäß 4c sowie das Ausgangssignal des Verstärkers und Schwellwertschalters 15 gemäß Fig. 4a sind an ein UND-Glied 30 angelegt.This voltage is fed to a function generator 26, for example corresponding to that designated by 27 in FIG Traverse a Voltage supplies. The structure and mode of operation of the function generator shown is generally known, so that a detailed explanation is not given here can be. The output voltage according to the characteristic curve 27 in Fig. 2 is a voltage-controlled monostable multivibrator 2Q applied, which delivers output pulses, their pulse width on the respective output voltage of the function generator 26 depends. That means, that a low output voltage pulses with a smaller pulse width, ite and a high one Output voltage causes pulses with a large pulse width. The monostable multivibrator thus delivers pulses of duration t over the speed, which form the error curve t in one Traverse approximates. The triggering of the voltage-controlled monostable multivibrator takes place through the amplifier and threshold switch 16 with the one shown in FIG. 4a shown impulse. The output signal of the voltage-controlled monostable multivibrator 25 is plotted in Fig. 4b. It is applied to a logic switching device 28 and is inverted there with the aid of an inverter 29. The output of the inverter 29 is plotted in Fig. 4c. This output signal according to FIG. 4c as well as the output signal of the amplifier and threshold switch 15 according to FIG. 4a are connected to an AND gate 30 created.

Wenn sowohl das Signal nach Fig. 4a als auch das Signal nach Fig. 4c ein L-Signal sind, erscheint am Ausgang des UND-Gliedes 30 ebenfalls ein L-Signal. Die entsprechende Impulsfolge ist in Fig. 4d aufgetragen. Mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 30 wird eine bistabile Kippstufe 31 gesetzt, die mit dem Ausgangs signal des Verstärkers und Schwellwertschalters 21, d.h. mit dem Signal gemäß 4e zurückgesetzt wird.If both the signal according to FIG. 4a and the signal according to FIG. 4c are an L signal, an L signal also appears at the output of AND element 30. The corresponding pulse sequence is plotted in FIG. 4d. With the output signal of the AND gate 30, a bistable multivibrator 31 is set, which is connected to the output signal of the amplifier and threshold switch 21, i.e. with the signal according to 4e is reset.

Infolge der Umschaltung der bistabilen Kippstufe 31 ergibt sich an deren Ausgang die in Fig. 4f aufgetragene Impulsfolge. Dabei kennzeichnet jeder der Impulse 32 gemäß Fig. 4 den Zündverstellwinkel. Die Ausmessung der Impulsbreite kann dabei mit bekannten analogen (beispielsweise Mittelwertbildung) bzw. digitalen Einrichtungen (beispielsweise durch Auszählen und Anwendung des Inkrementalverfahrens) erfolgten.As a result of the switching of the bistable flip-flop 31 results in the output of which is the pulse sequence plotted in FIG. 4f. Everyone identifies of the pulses 32 according to FIG. 4, the ignition advance angle. The measurement of the pulse width can with known analog (for example averaging) or digital Facilities (e.g. by counting and using the incremental method) took place.

Die beschriebene Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß sie einfach und deshalb kostengünstig in ihrem Aufbau, wenig störanfällig ist und deshalb auch für den rauhen Betrieb in Kraftfahrzeugwerkstätten geeignet ist.The circuit arrangement described has the advantage that it is simple and therefore inexpensive in their construction, little susceptible to failure is and is therefore also suitable for the rough operation in motor vehicle workshops.

Mit der beschriebenen Einrichtung ist eine aUßerordentlich genaue Ermittlung des Zündverstellwinkels ohne großen Aufwand möglich.The device described is extremely accurate Determination of the ignition advance angle possible without great effort.

Claims

Claims 1. Device for determining the ignition advance angle in Ignition systems of internal combustion engines, with a reference mark transmitter for the delivery of a Reference signal at a certain angle of rotation of the crankshaft and with a Circuit arrangement for determining the time interval between the reference signal and an electrical signal indicative of the ignition timing, the temporal Distance is a measure of the ignition advance angle, characterized in that for Compensation of speed-dependent errors in the output signal of the reference mark encoder (17) a correction pulse is generated which characterizes the ignition timing Signal changed according to the error of the reference signal.

2. Device according to claim 1, characterized in that for compensation speed-dependent error of the output signal of the reference mark encoder (17) Calibration of the evaluating analog or digital measuring device or by mechanical means Adjustment of the reference mark transmitter or an influencing element for the reference mark transmitter the basic error at idle speed is eliminated.

3. Device according to claim 1, characterized in that the correction pulse can be changed depending on the speed.

4. Device according to claim 1 or 3, characterized in that a monostable multivibrator (25) is provided, the output pulse of which is speed-dependent is changeable and which, according to its pulse width, characterizes the ignition point electrical signal delayed in time with respect to the reference signal.

5. Device according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that that the reference mark generator (17) via a function generator (26) with the monostable The output of the flip-flop (25) is operatively connected to a first input of a logic switching device (28) is connected, at the second input of which the Ignition time characterizing electrical signal is applied and at its output the speed-dependent corrected signal can be removed.