DE2608755A1

DE2608755A1 - Anordnung zur steuerung der zuendzeit einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2608755A1
Application number: DE19762608755
Authority: DE
Inventors: Zbynek Antonin Capurka; Chi Sun Lai
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-03
Publication date: 1976-09-16
Also published as: FR2303176A1; JPS5738784B2; SE7601687L; IT1057319B; JPS51116336A; ZA76728B; FR2303176B1; DE2608755C3; CA1051509A; BR7601275A; AU1108576A; GB1490841A; ES445785A1; DE2608755B2; US3989024A

Description

MOTOEOLA, INC.
5725 North East River Hoad Chicago, 111. 6O63I, U.S.A.

Anordnung zur Steuerung der Zündzeit einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft allgemein voll-elektronische Zündsysteme für Brennkraftmaschinen und bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung, welche dazu dient, in solchen Zündsystemen eine konstante Verweilzeit bzw. Schließzeit zu erreichen.

Herkömmliche Zündsysteme speichern Energie in der Zündspule, welche beim Auslösen der Zündung eine Spannung erzeugt, die zum Zünden einer Zündkerze ausreicht. Zwischen den einzelnen Zündvorgängen muß die Energie in der Spule erneut aufgebaut werden. Hier muß ein Kompromiß geschlossen werden. Wenn zu allen Zeiten Energie in die Spule gepumpt wird, zu denen nicht gerade eine Zündung erfolgt, ist der Energieverbrauch hoch. Wenn jedoch eine unzureichende Energie in der Spule bereitgestellt wird, nimmt die Zündenergie ab, wodurch der Wirkungsgrad bei der Arbeitsweise der Maschine sinkt.

Dieses Problem ist eine Punktion der Maschinendrehzahl. Bei einer niedrigen Drehzahl liegt eine verhältnismäßig lange Zeit zwischen einzelnen Zündvorgängen, während hingegen bei einer hohen Drehzahl die Spule rasch neu beaufschlagt werden muß,

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ORIGINAL INSPECTED

um für den nächsten Zündvorgang ausreichend vorbereitet zu sein.

Herkömmliche Verteiler verwenden Unterbrecherkontakte, um die Menge der Zeit festzulegen, zu welcher die Spule erneut beaufschlagt wird. Diese Unterbrecherkontakte bestehen einfach aus einem Paar von elektrischen Kontakten, von denen einer stationär angeordnet ist und der andere derart angebracht ist, daß er auf einem Hocken gleitet, der durch die Maschine angetrieben wird. Wenn die Kontakte geschlossen werden, wird die Spule mit Energie versorgt. Die Zeitdauer, über welche die Kontakte geschlossen werden, wird als Verweilzeit oder als Schließzeit bezeichnet. In ähnlicher Weise wird der Winkel auf dem Nocken, über welchen die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, als Schließwinkel bezeichnet. Bei herkömmlichen Systemen ist der Schließwinkel festgelegt, und dadurch wird die günstigste Möglichkeit zvisehen dem Spulenwirkungsgrad und dem Maschinenwirkungsgrad nicht erreicht, da ein rascher Abfall im Energiepegel In der Spule zu verzeichnen ist, wenn die Drehzahl der Maschine ansteigt. Im Idealfalle sollte der Zündenergiepegel über den aktiven Bereich der Maschinendrehzahl konstant bleiben. Die einzige Veränderliche in der Gleichung für die Zündenergie, welche herkömmlicherweise veränderbar ist, ist diejenige Zeit, während welcher Energie der Spule zugeführt wird. Somit wird der Weg beschritten, den Schließwinkel zu verändern, um die Energie konstant zu halten, damit eine konstante Schließzeit gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zündsystem mit einer Einrichtung zu schaffen, mit welcher der Zündschließwinkel geändert werden kann, um bei normalerBetriebsgeschwindigkeit der Maschine eine konstante Schließzeit zu erreichen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Ein erster Fühler ist gemäß der Erfindung mit der Maschine verbunden und erzeugt Ausgangstriggerimpulse, welche dazu geeignet sind, die Zündung auszulösen. Ein zweiter Fühler, der ebenfalls mit der Maschine verbunden ist, erzeugt Ausgangspositionsimpulse mit einer Frequenz, welche für die Drehzahl der Maschine repräsentativ ist, und mit einer Breite, welche in umgekehrter Beziehung zu der Drehzahl der Maschine steht. Die Positionsimpulse werden in einer ersten Schaltungsanordnung verarbeitet, von welcher ein Ausgangssignal geliefert wird, welches für die Maschinenposition repräsentativ ist. Die erste Schaltungseinrichtung wird vor dem Auftreten des ersten Positionsimpulses nach einem Triggerimpuls auf Null gestellt, so daß sie dadurch für den nächsten Zyklus vorbereitet ist.

Eine zweite Schaltung verarbeitet die Positionsimpulse und erzeugt ein für die Drehzahl der Maschine repräsentatives Ausgangssignal. Da die Zeitdauer der Positionsimpulse in umgekehrter Beziehung zu der Maschinendrehzahl steht, weist die zweite Schaltungseinrichtung einen modifizierten Integrator auf, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Spitze die invertierte Form der Zeitdauer der Positionsimpulse annähert und somit für die Maschinendrehzahl repräsentativ ist. Die Ausgangssignale von der ersten und der zweiten Schaltung werden einem Komparator zugeführt, der in Reaktion auf eine vorgegebene Beziehung zwischen den zwei Ausgangssignalen ein Triggersignal erzeugt. Das Triggersignal aktiviert einen Schalter, der seinerseits die Schließzeit auslöst, wobei dieser Auslösevorgang zeitlich derart gesteuert ist, daß eine konstante Schließzeit

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für die erneute Energieversorgung der Spule vor dem nächsten Zündvorgang gewährleistet ist. Der Schalter löst auch die Zündung synchron zu einem erzeugten Zündimpuls aus.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

IPig. 1 in Form eines Blockdiagramms die Bauteile einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems,

Fig. 2 repräsentative Wellenformen, die an verschiedenen Punkten in dem System gemäß Fig. 1 auftreten, und

Fig. J ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Ein Zündimpulsgenerator 20 weist einen Fühler auf, der mit der Maschine verbunden ist und Ausgangsimpulse erzeugt, welche dazu geeignet sind, den zeitlichen Ablauf des Zündsystems zu steuern. Weiterhin ist mit der Kaschine ein Positionsimpulsgenerator 22 verbunden, der Ausgangsimpulse mit einer Häufigkeit erzeugt, welche für die Größe der Drehzahl der Maschine repräsentativ ist. Die Positionsimpulse haben eine feste Amplitude und haben eine Zeitdauer, welche zu der Drehzahl der Maschine umgekehrt proportional ist. Weiterhin sind die Positionsimpulse mit den Zündimpulsen synchronisiert, wodurch während des Intervalls zwischen den Zündimpulsen eine Mehrzahl von Positionsimpulsen erzeugt werden, die bei einer konstanten Drehzahl äquidistant angeordnet sind. Sowohl der Zündgenerator als auch der Impulsgenerator kann einen an sich bekannten Fühler aufweisen." Beispielsweise können gemäß der Beschreibung in der US-Patentschrift 3 592 178 (Schiff) Zeitmarkierungen auf kreisförmigen Bahnen auf einer Scheibe angebracht werden. Die Scheibe ist

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an der Verteilerwelle befestigt, und zwar in der Weise, daß diejenigen Markierungen, welche den Zündimpulsen entsprechen, gegenüber von einem Triggerfühler zu der gewünschten Zeit einer Zündung einer Zündkerze angeordnet sind, während solche Markierungen, welche der Maschinenposition entsprechen, gegenüber von einem Positionsfühler angeordnet sind, und zwar unter vorgegebenen Winkeln der Maschinendrehung. Der Aufnahmefühler kann aus fotoempfindlichen Transistoren bestehen, welche mit jeder Bahn zur Erzeugung von Impulsen fluchtend ausgerichtet sind, so daß der Durchgang einer Markierung angezeigt wird. In einer alternativen Ausführungsform können die Generatoren Standard-Magnet-Reluktanz-Aufnahmeeinrichtungen haben, welche mit einer Welle gekoppelt sind, die von der Maschine angetrieben wird. Grundsätzlich haben solche Systeme eine rotierende Scheibe, in welcher magnetische Elemente angeordnet sind. Die Achse einer Aufnahmespule ist derart ausgerichtet, daß sie der Magnetkreisorientierung bei den rotierenden magnetischen Elementen entspricht. Das Zusammenfallen jedes magnetischen Elementes, welches sich in bezug auf die Achse der elektromagnetischen Spule ausrichtet, induziert in der Spule eine Spannung, welche dazu geeignet ist, einen Ausgangsimpuls an den Enden der Spule zu erzeugen.

Jeder Generator mit entsprechenden IPühlertypen ist dazu geeignet, bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet zu werden. Es werden insbesondere Positionsimpulse in einer vorgegebenen synchronen Beziehung zu der Maschinenposition und zu dem Zündimpulsintervall erzeugt. Es werden acht Positionsimpulse in dem Intervall zwischen den Zündimpulsen erzeugt, wobei Jeder Positionsimpuls zu einer Zeit erzeugt wird, welche für einen festen momentanen Drehwinkel der Maschine repräsentativ ist. Weiterhin ist die Zeitdauer jedes Positionsimpulses umgekehrt proportional zu der Drehzahl der Maschine. Somit gehen bei einer geringen Drehzahl der Maschine die Zeitmarkierungen auf dem Fotosystem oder den magnetischen Elementen in dem Reluktanzsystem an ihren entsprechenden Aufnahmeeinrichtungen

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mit geringerer Häufigkeit vorbei, so daß dadurch ausgedehnte Ausgangsimpulse entstehen.

Der Zündimpulsgeneratorausgang ist sowohl mit einem Bückstelleingang 51 eines Zählers 30 als auch mit einem Zündsignaleingang 51 einer Schaltanordnung 50 verbunden. Der Ausgang von dem. Positionsimpulsgenerator 22 ist an einen Eingang 32 des Zählers geführt und an einen Eingang 41 eines modifizierten Integrators 40.

Der Zählerausgang 33 ist an einen Eingang 61 eines Digital-Analog-Wandlers 60 geführt, dessen Ausgang 62 mit einem der Eingänge 71 eines Komparators 70 verbunden ist. Der andere Komparatoreingang 72 ist mit dem Ausgang 42 des modfizierten Integrators verbunden. Der Komparatorausgang 73 ist mit der Eingangsklemme 52 der Schaltanordnung verbunden. Der Schaltanordnungsausgang 54 ist mit dem Eingang 81 einer Zündspule 80 verbunden. Schließlich beaufschlagt der Ausgang 82 der Zündspule 80 eine Zündkerze 90.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems wird wiederholt auf die Fig. 2 Bezug genommen. Es sei angenommen, daß das System am Anfang eines Zyklus ist, d. h. unmittelbar nach einem Zündimpuls, so daß eine Folge von Positionsimpulsen sowohl dem Zähler 30 als auch dem modifizierten Integrator zugeführt wird. Der Zähler 30 erzeugt an seinem Ausgang 33 ein digitales Signal, welches in der Weise kodiert ist, daß es die Anzahl der gezählten Eingangsimpulse angibt. Das digitale Ausgangssignal vom Zähler wird ein Digital-Analοg-Wandler 60 zugeführt, der seinerseits ein in der Fig. 2 dargestelltes, treppenförmig ansteigendes analoges Ausgangssignal erzeugt, dessen Momentanwert den Homentanwert des Drehwinkels der Haschine annähernd wiedergibt. Dieses Signal in Form einer ansteigenden Treppenkurve, welches für die Maschinenposition

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repräsentativ ist, wird einem Eingang 71 des Komparators 70 zugeführt.

Die Positionsimpulse werden in ähnlicher Weise dem modifizierten Integrator zugeführt, der eine Eeihe von Ausgangsimpulsen erzeugt (siehe Fig. 2), deren Höhe für die momentane Drehzahl der Maschine repräsentativ sind. Diese Impulse werden wiederum dem zweiten Eingang des Komparators 72 zugeführt. Somit "bekommt der Komparator Eingangssignale, welche sowohl der momentanen Position der Maschine als auch ihrer momentanen Geschwindigkeit entsprechen. Der Komparator 70 erzeugt an seinem Ausgang 73 ein Triggerimpulssignal, welches einer vorgegebenen relativen Beziehung zwischen seinen zwei Eingängen entspricht. Ein Vergleich von Signalen, welche durch den Zähler erzeugt werden, und zwar in Verbindung mit dem Digital-Analog-Wandler und dem modifizierten Integrator, erfolgt in einer gerichteten Weise derart, daß ein Triggersignal, welches vom Komparator erzeugt wird, die Schaltungsanordnung 50 zu einer Zeit zündet, welche dazu geeignet ist, eine feste Verweilzeit bei der vorgegebenen Drehzahl der Maschine zu erzeugen. Das an den Eingang der Schaltungsanordnung 52 geführte Triggersignal löst seinerseits eine Verweilzeit aus, indem Energie an die Zündspule 80 geführt wird. Ein nachfolgender Zündimpuls von dem Generator 20 zündet die Schaltanordnung, so daß die Zündspule dazu gebracht wird, die Zündkerze 90 in an sich bekannter Weise zum Zünden zu bringen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Aufrecht erhaltung einer festen Verweilzeit während einer normalen Drehzahl der Maschine eine kontinuierliche Überwachung der Maschinenposition und der Drehzahl der Maschine erfordert. Wenn die Drehzahl ansteigt, nimmt die Zeit zwischen einzelnen Zündimpulsen ab, und die Zeit, bei welcher die Verweilperiode anfängt, muß vorgerückt werden, d. h. der Verweilwinkel oder der Schließwinkel muß zunehmen.

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Der Integrator 40 ist derart ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, welches für die Drehzahl der Maschine repräsentativ ist. Wenn die Drehzahl der Maschine abnimmt, nimmt die Zeitdauer der Positionsimpulse zu, und ein Standardintegrator würde einen Ausgangsimpuls erzeugen, dessen Amplitude in direkter Beziehung zu der Zeitdauer der Eingangsimpulse steht. Ein solcher Ausgang entspricht dem Reziprokwert der gewünschten Größe. Deshalb ist der Integrator derart modifiziert, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, welches in umgekehrter Beziehung zu dem Eingangssignal steht, d. h. der Ausgang ist die hyperbolische Übertragung des Eingangs. Die kauerte hyperbolische Funktion kann etwa eine exponentielle Übertragungsfunktion sein, beispielsweise eine Standard-EC-Schaltung. Gemäß der Erfindung besteht der modifizierte Integrator aus einem Widerstand, einem Kondensator, einer Spannungsquelle und einem Schalter. Der Widerstand und der Kondensator sind in Reihe parallel zu den Ausgangsklemmen der Spannungsquelle geschaltet. Der Schalter liegt parallel zu dem Kondensator, wodurch der Kondensator kurzgeschlossen wird, wenn kein Eingangspositionsimpuls empfangen wird. Wenn ein Positionsimpuls empfangen wird, öffnet der Schalter, wodurch der Kondensator die Möglichkeit hat, über den Widerstand auf den Wert der Spannungsquelle aufgeladen zu werden. Die Funktion, mit welcher die Spannung an dem Kondensator ansteigt, ist als Exponentialfunktion ausgebildet, um eine hyperbolische Funktion anzunähern. Wenn die Dauer der Positionsimpulse zunimmt, was einer Abnahme der Drehzahl der Maschine entspricht, um so größer wird die Ladung auf dem Kondensator, bevor der Schalter schließt, wenn ein Positionsimpuls abgeschlossen ist. Wenn die Drehzahl der Maschine abnimmt, nimmt somit die Spitzenamplitude des Ausgangssignals von dem modifizierten Integrator zu und die vorgegebene Beziehung zwischen dem ersten Eingang 7I ^und dem zweiten Eingang 72 zu dem Komparator tritt später im Zündzyklus auf, so daß der Verweilwinkel oder der Schließwinkel abnimmt, um eine

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konstante Verweilzeit oder Schließzeit aufrecht zu erhalten. Wenn hingegen die Drehzahl der Maschine zunimmt, nimmt der Spitzenwert des Ausgangssignals vom Integrator in entsprechender Weise ab, so daß vom Komparator ein früheres Triggerausgangssignal im Zyklus auftritt, um die konstante Verweilzeit oder Schließzeit beizubehalten.

Bei einer sehr geringen Drehzahl, beispielsweise im Leerlauf, und bei einer außerordentlich hohen Drehzahl ist es erwünscht, das System auf einen konstanten Verweilwinkel oder Schließwinkel zurückzuführen. Der erste Positionsimpuls eilt dem Zündimpuls in der Weise nach, daß das System bei höheren Drehzahlen keine Schließzeit auslösen kann, bis ein festes Intervall im Zyklus erreicht ist. Dieses Intervall ist in der Weise gewählt, daß ein bestimmter Schließwinkel gegeben ist. Der letzte Positionsimpuls eilt dem folgenden Zündimpuls in der Weise um einen vorgegebenen Wert voraus, daß die Schließzeit bei einem bestimmten minimalen Schließwinkel auftreten muß.

Ein vollständiges Schaltschema der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in der Fig. 3 wiedergegeben. Gemäß der Darstellung ist der Zündimpulsgenerator 20 mit dem Hückstelleingang 31 eines Zählers 30 und mit dem Zündeingang 51 eines Schalters 50 verbunden. Der Ausgang des Positionsimpulsgenerators 22 ist gemäß der Darstellung mit dem Eingang 32 des Zählers 30 und mit dem Eingang 41 des modifizierten Integrators verbunden, der in seiner Gesamtheit bei 40 dargestellt ist. Der Zähler ist ein Standardzähler mit einem dreistelligen, binär kodierten Dezimalausgang. Die erste Ausgangsleitung 33 stellt die erste Stelle einer binär kodierten Dezimalzahl dar, die zweite Ausgangsleitung 34- stellt die zweite Stelle und die dritte Ausgangsleitung 35 stellt die dritte Stelle der binär kodierten Dezimalzahl dar. Somit bewirkt ein erster

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Impuls an dem Zählereingang 32, daß die erste Ausgangsleitung 33 hochgelegt wird. Ein nachfolgender Impuls führt dazu, daß die zweite Ausgangsleitung hochgelegt wird usw., wie es an sich "bei binär kodierten Dezimal zählern der Fall ist. Da der Zähler nur drei Ausgangsstellen hat, bringt der achte gezählte Impuls den Zähler bei allen Ausgängen auf einen tiefen Zustand zurück. Jeder Zählerausgang ist über einen Begrenzungswiderstand 33a-34a-35a mit der Basis eines npn-Transistors 36, 37 bzw. 38 verbunden. Der Emitter jedes Transistors 36 bis 38 ist mit einem Bezugspotential oder dem Hassepotential verbunden. Der Kollektor des Transistors ist über einen Widerstand 36a bis 38a mit einem bestimmten Wert an einen gemeinsamen Knoten 39 geführt. Der gemeinsame Knoten ist über einen Teilerwiderstand 130 an eine Bezugsspannung I3I geführt. Der gemeinsame Knoten ist weiterhin über einen Eingangswiderstand 132 an den Invertiereingang 133 eines Verstärkers 135 geführt. Ein nicht-invertierender Eingang I36 des Verstärkers 135 ist mit der Bezugsspannung I3I verbunden. Der Ausgang 137 des Verstärkers 135 ist über einen Rückführwiderstand I38 mit dem Invertiereingang 133 verbunden. Der Ausgang 137 ist auch über einen Keihenwiderstand 150 mit dem Invertiereingang 71 des Komparators 70 verbunden. Der Komparatorausgang 72 ist mit der Triggereingang skiemme 52 des Schalters 50 verbunden. Der Ausgang des Schalters 54- ist mit der Zündspule 80 verbunden.

Die Integratoreingangsklemme 4-1 ist über einen Widerstand 140 mit der Basis 141 eines npn-Transistors 142 verbunden. Der Transistor 142 hat seinen Emitter 143 mit dem Erdpotential 150 verbunden, und sein Kollektor 144 ist über einen Lastwiderstand 145 mit einer Vorspannung 146 verbunden. Der Kollektor 144 ist auch über einen Widerstand 15I mit der Basis 152 eines zweiten npn-Transistors 153 verbunden. Der Transistor 153 seinen Emitter 154 mit dem Erdpotential I50 verbunden, und

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sein Kollektor 156 ist über einen Zeitsteuerwiderstand 157 mit der Basisstromversorgung 146 verbunden. Der Kollektor 156 ist auch über einen ZeitSteuerkondensator 158 mit dem Massepotential I50 verbunden. Die Basis 152 des Transistors 153 ist über einen Teilerwiderstand 160 mit dem Massepotential 150 verbunden, und in ähnlicher Weise ist die Basis 141 des ersten Transistors 142 über einen Teilerwiderstand 161 mit dem Massepotential 150 verbunden. Weiterhin ist mit der Integratoreingangsklemme 41 eine Impulsdehnschaltung 170 verbunden. Die Dehnschaltung weist einen Gleichspannungsblockierkondensator 169 auf, "welcher von der Integratoreingangsklemme 41 eine Verbindung zu der Basis eines pnp-Transistors 171 herstellt. Der Transistor I7I hat seinen Emitter I73 mit dem Basispotential 146 verbunden, und sein Kollektor ist zunächst über einen Lastwiderstand 174 mit dem Massepotential 150 verbunden und außerdem über einen Widerstand 175 niit der Basis 141 des Transistors 142. Ein Vorspannungswiderstand 177 ist zwischen der Emitterklemme 172 und der Basis des Transistors 171 angeordnet. Der Ausgang von der Dehnschaltung, der an der Kollektorklemme 173 abgeleitet wird, ist an den zweiten Eingang 53 des Schalters 50 geführt.

Beim Einschalten sind die Zählerausgänge 33 bis 35 alle auf Null gestellt oder tiefgelegt. Wenn anschließend Positionsimpulse vom Generator 22 empfangen werden, bewirken nacheinander auftretende Ausgangssignale den Übergang in den aktiven Zustand, indem nacheinander die Transistoren 36 - 38 aktiviert werden. Beispielsweise aktiviert der erste Positionsimpuls den ersten binär kodierten Dezimalausgang 33» so daß dieser hochgelegt wird, wobei der Transistor 36 in die Sättigung getrieben wird. Dadurch ergibt sich eine resultierende Spannung am gemeinsamen Knoten 39 > die eine Funktion der Bezugsspannung 131» des Abfallwiderstandes I30 und des Kollektorwiderstandes 36a ist. Wenn danach weitere Positionsimpulse

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vom Zähler 30 empfangen werden, werden die entsprechenden Transistoren 36 bis 38 in die Sättigung getrieben, wodurch sich eine entsprechende Spannung am gemeinsamen Knoten 39 ergibt. Kollektorwiderstände 36a bis 38a· sind derart gewählt, daß die Spannung am Knoten 39 anschließend für jeden empfangenen .Positionsimpuls um einen vorgegebenen Betrag abnimmt. Die Spannung am Knoten 39 wird invertiert und durch den Verstärker 135 verstärkt, so daß ein treppenförmiges Ausgangssignal erzeugt wird, wie es bei 200 dargestellt ist. Somit arbeiten die Transistoren 36 bis 38 und ihre zugehörigen Widerstände in Kombination mit dem Verstärker 135 als ein Digital-Analog-Wandler, welcher die Positionsimpulse in ein treppenförmiges analoges Ausgangssignal umformt, welches für die Maschinenposition repräsentativ ist. Der Positionsimpulsgenerator ist derart ausgebildet, daß er zwischen einzelnen Zündimpulsen acht Positionsimpulse erzeugt. Somit stellt der achte Positionsimpuls den Zähler wieder auf Null, und zwar auf allen BCD-Leitungen (BCD ■ binär kodierte Dezimalstelle). Um zu gewährleisten, daß der Zähler 30 am Ende eines Zyklus auf Null zurückgestellt wird, wird dem Zähler auch ein Rückstellimpuls zugeführt, und zwar an seinem Euckstelleingang 31» so daß der Zähler zwangsweise in den Zustand Null zurückkehrt.

Wenn keine Eingangsimpulse an den Integrator angelegt werden, ist der Transistor 142 über den Widerstand 161 in den gesperrten Zustand vorgespannt. Somit liegt der Kollektor 144 auf einer hohen Spannung, so daß der Transistor 153 eingeschaltet wird und die Spannung an dem Zeitsteuerkondensator 158 auf der Nähe des Massepotentials gehalten ist. Wenn ein Positionsimpuls am Integratoreingang 141 auftritt, wird der Transistor 142 eingeschaltet, sein Kollektor 144 nähert sich dem Massepotential, und der Transistor 153 wird in den gesperrten Zustand vorgespannt. Dadurch bekommt der Zeitsteuerkondensator

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die Möglichkeit, sich über den Zeitsteuerwiderstand 157 auf die vorgegebene Vorspannung 14-6 aufzuladen. Die Anstiegsfunktion der Spannung am Kondensator 158 und somit sein Spitzenwert während der Periode eines Positionsimpulses hängen von dem Wert der Vorspannung 14-6 ab, und sie hängen weiterhin von dem Produkt aus dem Widerstand des Zeitsteuerwiderstandes 157 und <3.er Kapazität des Zeitsteuerkondensators Ί58 ab. Diese Anstiegsfunktion stellt sich als Exponentialfunktion dar, wodurch die kritischen Schaltungswerte in der Weise vorgegeben sind, daß ein Abschnitt der hyperbolischen Punktion angenähert wird. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal erzeugt, welches für die invertierte Zeitdauer der Positionsimpulse repräsentativ ist. Somit ist das Ausgangssignal für die gewünschte Größe repräsentativ, d. h. für die Maschinengeschwindigkeit.

Das repräsentative Integratorausgangssignal enthält eine Reihe von exponentiell festgelegten Impulsen, wie es bei 201 dargestellt ist. Diese Impulse werden an den nicht-invertierenden Eingang 73 des Komparators 70 geführt. Es ist ersichtlich, daß der Komparator einen hochgelegten Zustand einnimmt, wenn der Momentanwert der Geschwindigkeitsimpulse 201 den Momentanwert der Treppenspannung 200 überschreitet. Andernfalls ist der Ausgang des Komparators tiefgelegt. Der Wert der Bezugsspannung 131 ebenso wie die inkrementalen Spannungsstufen der treppenformigen Wellenform 200 sind derart gewählt, daß sie dem Spitzenwert entsprechen, der am Zeitsteuerkondensator erzeugt wird, und zwar in der Weise, daß der Momentanwert der gerade vorhandenen Treppenspannung, welcher die Spitzengeschwindigkeitsspannung übersteigt, derjenigen Maschinenwinkelposition entspricht, welche einer konstanten Schließzeit bei der momentanen Maschinendrehzahl entspricht.

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Die Impulsdehnschaltung 17O gewährleistet, daß ein Triggerimpuls nur dann erzeugt wird, wenn der Komparator eine Spitzengeschwindigkeitsspannung mit einer analogen Positionsspannung vergleicht. Die Positionsimpulse werden durch den Kondensator 169 und dem Widerstand 17O differenziert, wodurch der Transistor 171 Spannungen in Form von Zackenimpulsen empfängt, wie sie bei 204 dargestellt sind, und zwar an seiner Basis. Der negative Zackenimpuls treibt den Transistor 171 in den durchlässigen Zustand, wodurch ein Impuls sehr kurzer Dauer an seinem Kollektor 173 erzeugt wird. Diese inkrementalen Zeitimpulse sind synchron zu dem Abschluß der Positionsimpulse. Der Transistor 142 wirkt in der Weise, daß die Positionsimpulse und die Dehnimpulse summiert werden, wodurch das Ausgangssignal am Kollektor 144 der Summe dieser beiden Signale entspricht. Deshalb wirkt der modifizierte Integrator 40 über eine etwas längere Zeit als die Dauer des Positionsimpulses selbst. Weiterhin werden die gedehnten Impulse 203 dem zweiten Eingang 52 des Schalters 50 zugeführt. Der interne Schalter 50 enthält ein Gatter bzw. eine logische Verknüpfungsschaltung 55» die zwei Eingänge hat, von denen der eine mit dem Ausgang des Komparators 72 verbunden ist und der andere zur Aufnahme der gedehnten Impulse dient. Die logische Verknüpfungsschaltung arbeitet in der Weise, daß sie ein Ausgangssignal nur während der Zeit erzeugt, in welcher gleichzeitig ein hochgelegtes Eingangssignal bei 53 und ein tiefgelegtes Eingangssignal bei 52 auftreten. Ein hochgelegtes Eingangssignal bei 53 entspricht einem gedehnten Impuls und ein tiefgelegtes Eingangssignal bei 52 entspricht der treppenförmigen Wellenform 200, welche den Wert des Spitzenspannungsimpulses 201 übersteigt. Somit bewirkt die Impulsdehnschaltung I70 in Verbindung mit der logischen Verknüpfungsschaltung 155₅ daß ein Ausgangssignal nur dann erzeugt wird, wenn der Momentanwert der Maschinenpositionsspannung den Spitzenwert der Maschinengeschwindigkeitsimpulse überschreitet. Der dabei auftretende

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Ausgangsimpuls triggert den Schalter 50, der seinerseits die Schließzeit auslöst, indem die Spule beaufschlagt wird. Wenn der Schalter 50 an seinem Zündeingang 51 einen Zündimpuls empfängt, bringt der Schalter die Spule 80 dazu, daß sie zündet, wodurch die Zündung ausgelöst wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist das augenblickliche Ansprechen auf Veränderungen in der Drehzahl. Zwischen den einzelnen Zündvorgängen wird die Maschinenposition bis zu acht Mal mit der Maschinengeschwindigkeit verglichen. Somit drückt sich eine Veränderung in der Drehzahl praktisch unverzüglich in einer Veränderung des Spitzenwertes der Geschwindigkeitsspannung 201 aus, welche eine momentane Veränderung im Schließwinkel hervorruft, und zwar im Hinblick darauf, eine konstante Verweilzeit oder Schließzeit zu erreichen. Während in einer bevorzugten Ausführungsform acht Positionsimpulse pro Umdrehung gewählt wurden, könnte jedoch mit einer größeren Anzahl von Positionsimpulsen pro Umdrehung das System auf momentane Veränderungen in der Drehzahl noch rascher ansprechen.

Die bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist darauf gerichtet, eine konstante Verweilzeit oder Schließzeit von 3,33 Millisekunden über einen Drehzahlbereich der Maschine von 375 bis 3000 U/min zu erreichen. Bei geringen Geschwindigkeiten, beispielsweise im Leerlauf, überschreitet die treppenförmige Signalspannung den Spitzenwert der Geschwindigkeitswellenform niemals. Jedoch ist der letzte Positionsimpuls in bezug auf den nachfolgenden Zündimpuls derart angeordnet, daß der Komparatorausgang einen Triggerimpuls an den Schalter für ein konstantes Tastverhältnis von 8,3 % des gesamten Zündzyklus liefert. Bei Drehzahlen, welche höher liegen als 3000 U/min, ist der erste Positionsimpuls in einer vorgegebenen

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Beziehung zu dem Zündimpuls derart, daß das System keine Verweilzeit oder Schließzeit für ein Tastverhältnis oberhalb von 66,7 % aufbauen kann.

Die nachfolgend genannten Werte der Bauelemente erzeugen bei einer Verwendung in der Schaltung gemäß Fig. 3 die angegebene konstante Verweilzeit oder Schließzeit gemäß der Erfindung.

R 33a-35a	10 kOhm	4,7 kGhm	" 0,068 uF	R 138	10 kOhm	/-3,0 VoI
R 36a	4 kOhm	Zeitsteuerkondensator		R 150	10 kOhm
R 37a	2 kOhm	c 158	+5 Volt	R 177	2,2 kOhm	0,027yUF
R 38a	1 kOhm	Vorspannung	R 174	470 kOhm
R 130	100 Ohm	146	R 140	10 kOhm
R 132	2,2 kOhm	R 175	10 kOhm
		R 177	2,2 kOhm
Zeitsteuerwiderstand	B e zug s sp annung
R 157	131

C 169

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

Ordnung zur Steuerung der Zündzeit einer Brennkraftmaschine, mit einem Zündimpulsgenerator,der mit der Maschine verbunden ist und Ausgangsimpulse erzeugt, welche dazu dienen, die Zündung auszulösen, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß ein Positionsimpulsgenerator vorgesehen ist, welcher mit der Maschine verbunden ist und Ausgangsimpulse mit einer Häufigkeit erzeugt, welche für die Drehzahl der Maschine repräsentativ ist, daß weiterhin eine erste Schaltung (30, 60) vorhanden ist, welche dazu dient, die Positionsimpulse zu verarbeiten und ein Ausgangssignal zn erzeugen, welches für die Maschinenposition repräsentativ ist, wobei die erste Schaltung vor dem Auftreten des ersten Positionsimpulses nach einem Triggerimpuls in den Ausgangszustand zurückstellbar ist, daß weiterhin eine zweite Schaltung (40) vorhanden ist, um die Positionsimpulse zu verarbeiten und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches für die Drehzahl der Maschine repräsentativ isi:, daß weiterhin ein Komparator (70) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal der ersten Schaltung (30, 60) mit dem Ausgangssignal der zweiten Schaltung (4-0) zu vergleichen und in Reaktion auf eine vorgegebene Beziehung zwischen den zwei Ausgangssignalen ein Triggersignal zu erzeugen, und daß weiterhin ein Schalter (50) vorgesehen ist, welcher eine Verweilzeit bzw. Schließzeit in Reaktion auf ein Triggersignal von dem Komparator auslöst und die Zündung (80, 90) in Reaktion auf einen Zündimpuls zündet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsimpulse eine Zeitdauer haben, welche zu der Drehzahl der Maschine umgekehrt proportional ist, wobei die Positionsimpulse zueinander äquidistant angeordnet sind,

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und daß die Positionsimpulse zwischen den Zündimpulsen synchron derart angeordnet sind, daß der erste Positionsimpuls dazu ausgewählt ist, die maximal zulässige Verweilzeit oder Schließzeit anzugeben, während der letzte Positionsimpuls dazu dient, die minimal zulässige Verweilzeit oder Schließzeit festzulegen.
3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (30, 60) eine Treppenkurven-Signalerzeugungseinrichtung aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (40) eine Schaltungsanordnung aufweist, welche dazu dient, eine hyperbolische übertragungscharakteristik anzunähern.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Approximierschaltung einen Widerstand (157)» einen Kondensator (158), eine Spannungsquelle (146) und einen Schalter (153) aufweist, wobei das Produkt aus dem Widerstand und der Kapazität einen vorgegebenen Wert hat, wobei die Spannungsquelle einen vorgegebenen Wert hat und wobei der Schalter in Reaktion auf Eingangspositionsimpulse von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand zu bringen ist, daß der Kondensator und der Widerstand in Reihe zwischen den Klemmen der Spannungsquelle angeordnet sind und daß der Schalter parallel zu dem Kondensator angeordnet ist, wodurch das Signal, welches an dem Kondensator erzeugt wird, eine skalierte . hyperbolische übertragung der Positionsimpulse annähert.

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6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (70) einen Triggerimpuls erzeugt, wenn das Ausgangssignal der ersten Schaltung (3O₅ 60) den Maximalwert des Ausgangs der zweiten Schaltung (40) übersteigt.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator eine Impulsdehnschaltung (170) aufweist, um den Positionsimpuls um ein vorgegebenes Intervall zu dehnen, und daß der Schalter (50) eine logische Verknüpfungsschaltung aufweist, welche derart betätigbar ist, daß die Verweilzeit bzw. Schließzeit nur während des gedehnten Intervalls auslösbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. die vorgegebene Beziehung zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang einer vorgegebenen konstanten Verweilzeit bzw. Schließzeit für einen vorgegebenen Bereich der Maschinendrehzahl entspricht, wodurch die Zündspule (80) über einen vorgegebenen Bereich auf einen im wesentlichen konstanten Energiepegel gebracht wird.