DE2629846A1 - HEAT IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION MACHINERY - Google Patents
HEAT IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION MACHINERYInfo
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Description
WärmeZündanlage für BrennkraftmaschinenThermal ignition system for internal combustion engines
Die Erfindung betrifft eine WärmeZündanlage (frz.: allumage par point chaud) für Brennkraftmaschinen.The invention relates to a heat ignition system (French: allumage par point chaud) for internal combustion engines.
Das Prinzip der Wärmezündung, nämlich einer Zündung durch eine auf ca. 1000 0C erwärmte Fläche, wurde gleichzeitig mit den Anfängen der Brennkraftmaschinen entwickeltThe principle of heat ignition, namely an ignition through a heated to about 1000 0 C area, was developed simultaneously with the beginnings of internal combustion engines
Dieses Prinzip wurde jedoch schnell zugunsten der Zündung durch Lichtbogen bzw. Funken oder der gesteuerten Zündung aufgegeben, bei der neben anderen Vorteilen insbesondere der Einsetzpunkt der Verbrennung im thermodynamischen Kreisprozeß genau bestimmt werden kann.However, this principle quickly became in favor of arc or spark ignition or controlled ignition abandoned, in which, among other advantages, in particular the onset of combustion in the thermodynamic Circular process can be precisely determined.
Jedoch gewährleistet die von einer warmen Fläche ausgehende Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs Einsetz-und Fortpflanzungsverhalten der Verbrennung, die denjenigen beim Funken der herkömmlichen Kerze überlegen sind, insbesondere bei Verwendung magerer Kraftstoff-Luft-Gemische und erhöhten Kompressionsverhältnissen.However, the ignition of a fuel-air mixture starting from a warm surface ensures the start-up and the start-up Reproductive behavior of the combustion that those are superior to conventional spark plugs, especially when using lean fuel-air mixtures and increased compression ratios.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anlage anzugeben, die diesen Vorteil dank einer genauen Steuerung des Einsetzpunktes der Verbrennung im thermodynamischen Kreisprozeß abhängig von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ausnutzt, was die Verwendung magerer Kraftstoff-Luft-Gemische mit hinsichtlich Schadstoffen günstigem Abgas sowie Zusammensetzungen der Kraftstoffe und Einstellungen der Vergasun^Se^1 Kompressions Verhältnisse erlaubt, die im Hinblick auf den Energieverbrauch sehr wirtschaftlich sind.It is therefore the object of the invention to provide a system that utilizes this advantage thanks to precise control of the start point of the combustion in the thermodynamic cycle depending on the operating parameters of the internal combustion engine Fuels and settings of the Vergasun ^ Se ^ 1 compression ratios allowed, which are very economical in terms of energy consumption.
Die Erfindung betrifft eine WärmeZündanlage für Brennkraftmaschinen mit mindestens einer durch elektrischen Strom erwärmten Kerze und ist gekennzeichnet durchThe invention relates to a thermal ignition system for internal combustion engines with at least one candle heated by an electric current and is indicated by
eine erste Einrichtung zum Bestimmen der Soll-Winkelstellung der Kurbelwelle mit optimalem Zündpunkt abhängig von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine,a first device for determining the target angular position of the crankshaft with the optimal ignition point as a function of the operating parameters of the internal combustion engine,
eine zweite Einrichtung zum Erfassen der Explosion,a second device for detecting the explosion,
einen Vergleicher zum Erfassen der Abweichung zwischen dem Ist-Explosionspunkt und dem Soll-Explosionspunkt, unda comparator for detecting the deviation between the actual explosion point and the target explosion point, and
eine dritte Einrichtung zum Einstellen des elektrischen Stromes zur Versorgung der Kerze abhängig von der Abweichung (Fig. 1).a third device for adjusting the electrical current for supplying the candle as a function of the deviation (Fig. 1).
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Zündanlage,Fig. 1 is a block diagram of the invention Ignition system,
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Fig. 2 eine Teilansicht einer gegenüber der Fig. 1 abgewandelten Anlage,FIG. 2 shows a partial view of a system modified compared to FIG. 1,
Fig. 3 einen Seitenschnitt eines bei der erfindungsgemäßen Anlage verwendeten erwärmten Gliedes, und3 shows a side section of a heated one used in the system according to the invention Limb, and
Fig. Ma und 4b den Verlauf von Signalen an bestimmten Punkten der Anlage der Fig. 1.Fig. Ma and 4b the course of signals at certain Points of the system of FIG. 1.
In der Fig. 1 hat eine Brennkraftmaschine 1 schematisch ein Anwurf-Schwungrad 2, einen Zylinder 3, in dem ein Kolben 4 gleitet, einen Zylinderkopf 5» eine Zuleitung 6 und eine Ableitung 7·In Fig. 1, an internal combustion engine 1 schematically has a launching flywheel 2, a cylinder 3, in which a piston 4 slides, a cylinder head 5 »a supply line 6 and a discharge line 7 ·
In den Zylinderkopf sind soviele Kerzen 8 geschraubt, wie die Brennkraftmaschine 1 Zylinder 3 aufweist. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, hat jede Kerze 8 ein Heizglied 9 aus einem elektrischen Widerstand und eine Sonde 10 aus einer gegenüber Masse isolierten Elektrode.As many plugs 8 are screwed into the cylinder head as the internal combustion engine has 1 cylinder 3. Like in the Fig. 3 is shown, each candle 8 has a heating member 9 made of an electrical resistor and a probe 10 of a ground insulated electrode.
Diese Elektrode 10 ist mit einem herkömmlichen Flammenfühler 11 verbunden, der ein Signal A (Fig. 4a, 4b) abgibt, wenn zwischen der Elektrode 10 und Masse ein Kriechstrom infolge Ionisation fließt, die im Zeitpunkt der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder auftritt.This electrode 10 is connected to a conventional flame sensor 11 which emits a signal A (Fig. 4a, 4b), if a leakage current flows between the electrode 10 and ground due to ionization, which occurs at the time of ignition of the Fuel-air mixture occurs in the cylinder.
Ein ebenfalls herkömmlicher Elektronenrechner 12 gibt ein Signal B entsprechend der theoretischen Winkelstellung der Kurbelwelle ab, für die entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine Zündung erfolgen muß. HierzuA likewise conventional electronic computer 12 outputs a signal B corresponding to the theoretical angular position the crankshaft, for which ignition must take place according to the operating state of the internal combustion engine. For this
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empfängt der Rechner 12 Informationen von einem Näherungsfühler 13 zur Erfassung des unteren Totpunktes, von einem Näherungsfühler l4 für die Drehzahl der Kurbelwelle, von einer Sonde 15 für den Unterdruckwert im Zuleitungsrohr 6 und allgemein von jedem Fühler, der einen gewünschten Betriebsparameter anzeigt. Derartige Elektronenrechner werden gewöhnlich verwendet, um das Auftreten des Funkens zwischen den Elektroden der Zündkerzen in den Brennkraftmaschinen mit gesteuerter Zündung hervorzurufen.receives the computer 12 information from a proximity sensor 13 for detecting the bottom dead center, from a Proximity sensor l4 for the speed of the crankshaft, from a probe 15 for the negative pressure value in the supply pipe 6 and generally from each sensor, the a desired operating parameter indicates. Such electronic computers are commonly used to detect the occurrence of the spark between the electrodes of the spark plugs in the internal combustion engines with controlled ignition.
Die von den Gliedern 11 und 12 abgegebenen Signale A und B werden zu den beiden Eingängen eines Vergleichers 16 aus einem Flipflop gespeist, das aus einer integrierten Schaltung besteht, z. B. vom Typ LM 3900, und das durch einen Rückkopplungswiderstand 17 zu sich rückgekoppelt ist,The signals A and B emitted by the elements 11 and 12 become the two inputs of a comparator 16 fed from a flip-flop consisting of an integrated circuit, e.g. B. of the type LM 3900, and through a feedback resistor 17 is fed back to itself,
Das Ausgangssignal S des Vergleichers 16 wird an die Basis eines Transistors 18 abgegeben, dessen Emitter mit Masse und dessen Kollektor über eine Relaisspule 20 mit einer Batterie 19 verbunden sind.The output signal S of the comparator 16 is delivered to the base of a transistor 18, the emitter of which with Ground and its collector are connected to a battery 19 via a relay coil 20.
Die Spule 20 betätigt einen Ein-Aus-Schalter 21 zwischen der Batterie 19 ,und jedem Heizglied 9 der Kerzen 8.The coil 20 actuates an on-off switch 21 between the battery 19 and each heating element 9 of the candles 8.
Im folgenden wird der Betrieb der Anlage näher erläutert. The operation of the system is explained in more detail below.
Das Flammen-Ionisationssignal wird auf herkömmliche Weise erhalten, indem die Elektrode 10 mit Gleichspannung versorgt wird. Das Signal wird durch einen (nicht dargestellten) Widerstand abgegriffen, der in Reihe zur Ionisationselektrode liegt.The flame ionization signal is obtained in a conventional manner by connecting the electrode 10 to DC voltage is supplied. The signal is picked up by a resistor (not shown) in series with the ionization electrode lies.
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. Nach Verstärkung und Formung wird das erhaltene Signal A in der Phase mit dem Signal B verglichen, das vom Elektronenrechner 12 abgegeben wird.. After amplification and shaping, the signal A obtained is compared in phase with the signal B obtained from the electronic computer 12 is delivered.
Dieser Vergleich erfolgt in dem den Vergleicher 16 bildenden Flipflop.This comparison takes place in the flip-flop forming the comparator 16.
Das Signal A setzt den Ausgang S des Flipflops in den Zustand "1", während das Signal B diesen Ausgang in den Zustand "0" rücksetzt.The signal A sets the output S of the flip-flop to the "1" state, while the signal B sets this output to the state Resets "0".
Wenn der Ausgang S im Zustand "0" ist, ist der Transistor 18 gesperrt. Es fließt dann kein Strom durch die Spule 20, und der Schalter 21 ist geöffnet, so daß die Heizglieder 9 nicht versorgt werden.When the output S is in the "0" state, the transistor 18 is blocked. No current then flows through them Coil 20, and the switch 21 is open, so that the heating elements 9 are not supplied.
Wenn der Ausgang S im Zustand "1" ist, leitet der Transistor 18. Die von einem elektrischen Strom durchflossene Spule 20 schließt den Schalter 21, wodurch die Heizglieder 9 mit Strom versorgt werden.When the output S is in the "1" state, the transistor 18 conducts. The electrical current flowing through it Coil 20 closes the switch 21, whereby the heating elements 9 are supplied with current.
Wenn das Signal A vor dem Signal B auftritt (Fig. 4a) liegt zur Zündung zuviel Voreilung vor. Das Ausgangssignal S des Vergleichers 16 ist lediglich während des kurzen Zeitintervalls im Zustand "1", das die Ankunft der Signale A und B im Vergleicher trennt. Dieses Ausgangssignal ist also grundsätzlich "0", und der Heizstrom der Heizglieder 9 hat einen sehr geringen Mittelwert. Die Temperatur dieser Glieder nimmt also leicht ab, was die Voreilung zur Zündung verringert.If signal A occurs before signal B (Fig. 4a) there is too much lead for ignition. The output signal S of the comparator 16 is only in the "1" state during the short time interval which indicates the arrival of the signals A and B in the comparator separates. This output is basically "0", and the heating current of the heating elements 9 has a very low mean value. The temperature of this The limb decreases slightly, which reduces the lead to ignition.
Wenn das Signal A nach dem Signal B auftritt (Fig. 1Ib), liegt keine ausreichende Voreilung zur Zündung vor. DasIf the signal A occurs after the signal B (FIG. 1 Ib), there is insufficient lead for ignition. That
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Ausgangssignal S des Vergleichers l6 ist lediglich während des kurzen Zeitintervalles im Zustand "0", das die Ankunft der Signale B und A im Vergleicher trennt. Dieses Ausgangssignal ist also grundsätzlich im Zustand "1", und der Heizstrom der Heizglieder 9 hat einen beträchtlichen Mittelwert. Die Temperatur dieser Glieder nimmt also leicht zu, was die Voreilung zur Zündung erhöht.Output signal S of the comparator l6 is only during of the short time interval in the "0" state that the arrival separates signals B and A in the comparator. This output signal is basically "1" and the heating current the heating elements 9 has a considerable mean value. So the temperature of these limbs increases slightly, which increases the lead to ignition.
Aus den Fig. 4a und 4b folgt, daß, wenn die Anlage eine zu große Voreilung zur Zündung aufweist, die Zeitintervalle, während denen das Heizglied 9 versorgt wird, sehr kurz in bezug auf die Zeitdauer des gesamten Zyklus sind, was auch für die Zeitintervalle der Unterbrechung der Versorgung des Heizgliedes 9 gilt, wenn die Anlage eine unzureichende Voreilung zur Zündung hat.It follows from FIGS. 4a and 4b that if the system has too great an advance to ignition, the time intervals during which the heating element 9 is supplied are very short in relation to the duration of the entire cycle, which also applies to the time intervals of the interruption of the supply of the heating element 9, if the system has an inadequate Has lead to ignition.
Mit anderen Worten, im einen Fall liegt ein Betrieb vor, wie wenn das Heizglied nicht mit Strom versorgt wird, und im anderen Fall, wie wenn das Heizglied ständig mit Strom versorgt wird.In other words, in one case there is an operation such as when the heating element is not supplied with power, and in the other case, such as when the heating element is continuously supplied with electricity.
Dadurch entsteht also eine Einstellung mit vollständiger oder keiner Versorgung.So this creates a setting with full or no coverage.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Transistor 18 durch einen Leistungstransistor 22 ersetzt ist, so daß die Spule 20 und der Schalter 21 weggelassen und die Heizglieder 9 dann direkt mit dem Emitter des Transistors 22 verbunden werden können.The embodiment of FIG. 2 differs from FIG. 1 only in that the transistor 18 is replaced by a power transistor 22, so that the coil 20 and the switch 21 are omitted and the heating elements 9 can then be connected directly to the emitter of transistor 22.
Der Flammenfühler kann von herkömmlicher Art sein und z. B. auf Temperatur oder Licht (Lumineszenz) ansprechen.The flame sensor can be of conventional type and e.g. B. respond to temperature or light (luminescence).
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