DE2756279A1

DE2756279A1 - Elektronische zuendanlage

Info

Publication number: DE2756279A1
Application number: DE19772756279
Authority: DE
Inventors: Christian Menard
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1978-06-29
Also published as: SE7714172L; PT67411A; DD133696A5; YU294477A; GB1577687A; BE861825A; SE424466B; IT1090905B; FR2374528B1; JPS5941022B2; US4250846A; JPS5376240A; ES465134A1; PL203084A1; SU910132A3; FR2374528A1; RO74829A; PT67411B; CA1100174A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und betrifft Insbesondere eine elektronische Anlage zum Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das In die Zylinder eingespritzt wird, die gestattet, die mechanischen Hauptbestandteile, wie Unterbrecher, Verteiler, Fliehkraftversteller, usw. zu beseitigen, und in der Lage ist, in einem genauen Zeitpunkt Zündsignale automatisch in sämtlichen Betriebszuständen des Motors und in Übereinstimmung mit denjenigen gemessenen Zustandsparametem zu liefern, die für diese mehrfachen Betriebszustände am kennzeichnendsten sind.

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Die herkömmlichen Zündanlagen, mit denen praktisch alle gegenwärtig benutzten Verbrennungsmotoren ausgerüstet sind, enthalten einen oder mehrere mechanische Unterbrecher, die den Strom steuern, der durch die Primärwicklung einer Zündspule fließt, in der eine elektrische Energie gespeichert und dann freigesetzt wird, wodurch eine sehr hohe Spannung an der Sekundärwicklung dieser Spule induziert wird. Diese sehr hohe induzierte Spannung wird zu den Zündkerzen über einen rotierenden mechanischen Umschalter übertragen, der üblicherweise als Verteiler bezeichnet wird.

Die verschiedenen Nachteile, die den mechanischen Unterbrechern von Haus aus eigen sind, sind bekannt: Verschleiß der Kontakte, Ablagerung von störenden Filmen, Trägheit, Eigenfrequenz und Kontaktprellen. In dem Hochspannungsverteiler treten ebenfalls Verschleißerscheinungen auf und außerdem ist er gegenüber Umgebungsbedingungen sehr empfindlich. Darüberhinaus enthalten diese herkömmlichen Zündanlagen weitere mechanische Vorrichtungen, die erforderlich sind, um den Zeitpunkt, d. h. den ZUndwinkel der Zylinder in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors zu verändern. Bei diesen mechanischen Vorrichtungen handelt es sich üblicherweise um Fliehkraftversteller und Unterdruckversteller.

Zur Beseitigung der genannten Nachteile der herkömmlichen Zündanlagen sind bereits verschiedene Lösungen vorge-

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schlagen worden, von denen manche erst In jüngerer Zelt entwickelt und zum Einsatz gebracht worden sind. Zu diesen gehören die "elektronischen Zünder" oder Funkengeneratoren, In denen der mechanische Unterbrecher beseitigt und durch Festkörperbauelemente ersetzt 1st. Solche Funkengeneratoren sind gegenwärtig In zwei Ausführungsformen Im Handel, nämlich als Spulenzündanlage bzw. als Hochspannungs-Kondensatorzündanlage.

Auf dem Gebiet der Zündversteller sind zwar bereits elektronische Lösungen vorgeschlagen worden, der korrekte Betrieb in sämtlichen Betriebszuständeη des Motors ist jedoch häufig unzureichend genau und für elektrische Störungen empfindlich, und die notwendigen Einrichtungen zum Sicherstellen eines korrekten Betriebes dieser Vorrichtungen sind im allgemeinen teuer und aufgrund dieser Tatsache hat sich Ihr Einsatz verzögert.

Schließlich sind auf dem Gebiet der Hochspannungsverteiler kontaktlose Verteiler in Form eines kleinen Wechselstromgenerators geschaffen und dadurch gleichzeitig die Probleme der mechanischen Trägheit verringert worden. Aber auch wenn die mechanischen Probleme beseitigt werden, bleiben doch diejenigen erhalten, die den Zündverstellern eigen sind.

In jüngerer Zeit ist auf dem Gebiet der Verteiler vorgeschlagen worden, Funkengeneratoren zu benutzen, die

sequentiell durch elektrische Signale ausgelöst werden, weiche von einem elektronischen Schalter geliefert werden, der aus einem programmierbaren und durch einen elektrooptischen Wandler gespeisten Zähler besteht.

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.

Die Erfindung schafft eine Einrichtung, die es gestattet, die elektromechanischen Bauteile eitler Zündanlage für einen Verbrennungsmotor zu beseitigen, der mit Funkengeneratoren ausgerüstet ist, die mit den Zündkerzen verbunden sind.

Weiter ermöglicht die Erfindung, in einem genauen Zeitpunkt Funkengeneratoren zum Zünden des in die Zylinder eingespritzten Luft-Kraftstoff-Gemischs in Abhängigkeit von den für den Betrieb des Motors signifikantesten Zustandsparametern auszulösen.

Ferner gestattet die Erfindung den automatischen übergang von der Anlaßphase des Motors zu der Fahrtphase und verhindert außerdem, daß der Motor in den Bereich von Überdrehzahlen kommt.

Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß eine Abtriebswelle des Motors einen Geber erhält, der In der Lage ist, zwei zyklische Folgen von Synchronsignalen

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über die Hubposition der Kolben zu liefern, wobei diese Folgen winkelversetzt sind. Die zweckmäßige Kombination der Signale jeder der Folgen gestattet, den Zündzyklus des Motors zu steuern, die Rotationszustände des Motors zu bestimmen und den Zündzeltpunkt In Abhängigkeit von dem Betrieb des Motors zu korrigieren.

Mehrere Ausführungsbelsplele der Erfindung werden Im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Flg. 1 einen bekannten elektronischen Zünd

verteller,

Flg. 2 die Grundelemente einer Zündanlage

nach der Erfindung,

Flg. 3 einen Geber für die Position des Hubes

der Kolben und die Kurven der entsprechenden Signale,

Flg. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Gebers von Flg. 3, Flg. 5 ein Gesamtblockschaltbild der Vertei-

lereinhelt und die Kurven der entsprechenden Signale,

Flg. 6 eine Gesamtblockschaltblld der Steu

er- und Auslöseeinheit und die Kurven

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der entsprechenden Signale,

Fig. 7 in Form eines Gesamtblockschaltbil-

des Schaltungen zur Unterscheidung der Drehgeschwindigkeit des Motors und die Kurven der entsprechenden Signale,

Fig. 8 einen Frequenz-Spannungswandler mit

begrenzten Betriebsbereichen,

Fig. 9 in Form eines Gesamtblockschaltbil

des die Schaltungen, mittels welchen sich Oberdrehzahlbetriebszustände des Motors vermeiden lassen,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform des Gebers

von Fig. 3 und die Kurven der entsprechenden Signale,

Fig. 11 einen Kolbenhubpositionsgeber für einen

6-Zyllnder-Motor und die Kurven der entsprechenden Signale, und

Fig. 12 einen Kolbenhubpositionsgeber für einen

3-Zylinder-Motor und die Kurven der entsprechenden Signale.

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Zunächst werden kurz die Eigenschaften einer bekannten Zündanlage dargelegt, die gestatten, den mechanischen Hochspannungsverteiler zur Versorgung der Zündkerzen zu beseitigen. Die dargestellte Ausführungsfonn gilt zwar für einen 8-Zylinder-Motor, sie ist jedoch ausreichend allgemein, um für einen Motor mit N Zylindern zu gelten, wobei N eine gerade oder ungerade Zahl größer als zwei ist.

Gemäß dem Stand der Technik enthält die Anlage zur Verteilung der Zündfunken auf die Zylinder: in Fig. la dargestellte elektronische Schaltungen und in Fig. Ib dargestellte elektrooptische Einrichtungen, wobei die Kurven der entsprechenden Signale in Fig. Ic angegeben sind. Die elektrooptischen Einrichtungen bestehen aus einem Geber (Fig. Ib), der einen Rotor R und einen Stator S enthält. Der Rotor besteht aus einer lichtundurchlässigen Scheibe, in die acht äquidistante kreisförmige Löcher A gebohrt sind, die zum Markieren der Position jedes der acht Kolben bestimmt sind, und in der eine längliche öffnung B gebildet ist, die gestattet, den Anfang des Motorzyklus zu erkennen. Ein Motorzyklus oder Motorarbeitsspiel entspricht bekanntlich dem sequentiellen Zünden von allen Zylindern des Motors. Der Stator trägt eine Lichtquelle 2 und zwei elektrooptische Detektoren D^ und D₂. Die Kurven der von den Detektoren D^ und D₂ im Verlauf eines Motorarbeitsspiels gelieferten Signale sind in Fig. Ic angegeben.

Fig. la zeigt die elektronischen Schaltungen in dem Fall der Verwendung von Kondensator-Funkengeneratoren mit einem Kondensator C, und zugeordneten Spannungsaufspanntransformatoren. Sie bestehen vor allem aus einem programmierbaren Zähler 10, an dessen Nullrückstelle ingang RZ eine UND-Schaltung 11 angeschlossen ist, welche mit den Ausgangssignale D. und D^ der elektrooptischen Wandler versorgt wird, die durch die Nockenwelle des Motors angetrieben werden. Der Zähleingang C des programmierbaren Zählers 10 wird mit den Ausgangssignalen des Detektors D. versorgt. Die Ausgangssignale 1 bis 8 des Zählers 10 speisen acht Funkengeneratoren, die teilweise dargestellt sind. Jeder Funkengenerator enthält eine Anpassungsstufe, die durch einen Transistor Q materialisiert ist, und eine Schaltstufe mit einem Thyristor T, , die gestattet, den Speicherkondensator C. über die Primärwicklung des Aufspanntransformators T zu entladen, wobei dieser Entladestrom an der Sekundärwicklung des Transformators einen sehr hohen Spannungsimpuls P induziert, der, angelegt an die Zündkerze, den Funken zum Zünden des in den entsprechenden Zylinder eingespritzten Luft-Kraftstoff-Gemische verursacht.

Die Grundkonfiguration einer elektronischen Zündanlage nach der Erfindung ist in Form eines vereinfachten Gesamtblockschaltbildes in Fig. 2 dargestellt. Zur Vereinfachung der Beschreibung gilt die hier dargestellte Konfiguration für einen mit vier Zylindern C. bis C, versehenen Motor. Die Verallgemeinerung für einen Motor

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mit N Zylindern wird weiter unten behandelt.

Zuerst werden kurz die wesentlichen Schaltungen beschrieben, die die Erfindung liefert, und anschließend werden mehr ins Einzelne gehend das, was diese Schaltungen kennzeichnet, sowie verschiedene Ausführungsformen und die Verwendung dieser Schaltungen erläutert.

Die Anlage nach der Erfindung enthält vor allem folgende Elemente:

- Zwei Geber, die in der Lage sind, die Zustandsparameter des Motors als elektrische Signale auszudrücken:

- a) einen Geber 10, der mit dem Hub der Kolben verriegelt und in der Lage ist, an zwei getrennten Ausgängen D. und D₂ gleiche und synchrone Folgen in Form von elektrischen Signalen abzugeben, die um einen Winkel Jf₁₁ winkelversetzt sind und die

Position des Hubs der Kolben, die Drehgeschwindigkeit des Motors und die Phase des Zündzyklus darstellen;

- b) einen Druckgeber 20, der ein die Belastung des

Motors darstellendes elektrisches Signal V liefert und im allgemeinen an der Gaseinlaßleitung angeordnet ist-.

- Eine Einheit (30) zum Steuern und Auslösen der Zeitpunkte der Abgabe von Zündfunken, welche mit den Ausgangssignalen der vorgenannten Wandler versorgt wird und gestattet, in automatischer Weise den Zündzeitpunkt des

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Motors in Abhängigkeit von den gemessenen Zustandsparametern elektronisch zu verändern, d. h. in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und der Belastung des Motors; gegebenenfalls können weitere Zustandsparameter, wie Öffnungstemperatur der Gase usw., berücksichtigt werden, um den Zündzeitpunkt zu optimieren, und zwar aufgrund von nicht dargestellten Hilfsgebern. Die Einheit 30 gibt an ihrem Ausgang die Signale in Impulsen P zum Auslösen der Funkengeneratoren 50 und 55 ab.

- Eine Einheit 40 zur zyklischen Verteilung der Auslösesignale P auf die Funkengeneratoren 50 und 55, die

mit den AusgangsSignalen D. und D₂ des Kolbenhubpositionsgebers 10 versorgt wird und gestattet, die durch die Einheit 30 erzeugten Auslösesignale P sequentiell und zyklisch auf ihre beiden Ausgangskanäle zu verteilen.

- Zwei Funkengeneratoren oder elektronische Zünder 50 und 55, die in der Lage sind, an die Zylinder C, bis C, elektrische Signale sehr hoher Spannung abzugeben; diese Funkengeneratoren haben einen symmetrischen Aufbau mit zwei Ausgängen, die die gleichzeitige Versorgung einer Gruppe von zwei Zylindern gestatten und an sich bekannt sind; die Zündfolge C,, C-, C, und C« der Zylinder ist willkürlich und kann je nach der Numerierung, die von den verschiedenen Motorherstellern benutzt wird, differieren.

Ein Verbrennungsmotor hat mehrere Betriebszustände, zu

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denen insbesondere gehören:

- der Anlaßbetrieb, der durch eine sehr kleine Drehgeschwindigkeit in der Größenordnung von 50 U/min und durch eine stark gestörte elektrische Versorgungsspannung, die auf die Hälfte der Nennspannung der Bordbatterie verringert sein kann, gekennzeichnet ist;

- der Langsamfahrbetrieb mit geringer Belastung, dessen obere Grenze sich zwischen 1000 und 1500 U/min befindet;

- der Fahrbetrieb mit veränderlicher Belastung, dessen oberer Drehzahlbereich in der Größenordnung von 5000 bis 6000 U/min und manchmal darüber liegt;

- der Überdrehzahlbetrieb im Leerlauf oder bei Belastungen, der sich oberhalb der für die Lebensdauer des Motors gefährlichen Drehzahlen befindet.

Weiter unten werden die Maßnahmen beschrieben, die die Erfindung vorsieht, um die verschiedenen Betriebszustand e des Motors festzustellen und gemeinsam damit für eine optimale Regelung des Zündzeitpunktes zu sorgen und den übergang in den Überdrehzahlbereich des Motors zu vermeiden.

Fig. 3a zeigt die Bestandteile des Kolbenhubpositionsgebers und Fig. 3b zeigt die Kurven der an den beiden Ausgangsklemmen dieses Gebers verfügbaren Signale. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Geber fest mit der Nockenwelle verbunden ist, deren Drehzahl halb so groß ist wie die der Kurbelwelle.

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Fig. 3a zeigt, daß der Geber eine fest mit der Drehwelle des Motors verbundene Scheibe enthält, die mit vier metallischen Segmenten M., M¹., M„ und M'₂ sowie mit einer Gruppe von Näherungsdetektoren D. und D^ versehen ist, welche beispielsweise an dem Motorgehäuse befestigt sind und den Vorbeigang der metallischen Segmente feststellen. Die Näherungsdetektoren sind um einen festen und vorbestimmten Winkel U_x. voneinander entfernt, der gleich der Hälfte des dynamischen VorzündwinkeIs ist. Die metallischen Segmente oder Sektoren, die an der Scheibe angebracht sind, haben einen gegenseitigen Winkelabstand von 90 . Die Sektoren M, und M' nehmen einen Bogen α ein, dessen Wert größer als der Winkel 0„ ist,

während die Sektoren M„ und M'₂ einen Bogen ß einnehmen, dessen Wert kleiner als der Winkel jf„ ist. Beispielsweise können bei einem Wert des Winkels (JL· von 20° die Bögen α und ß Werte von 24° °zw. 16° haben. Die Ausgangssignale, die der Geber liefert, sind in Fig. 3b angegeben. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Signale der Breite α sich teilweise überdecken, während die Signale der Breite ß voneinander getrennt sind. Ein Motorzyklus, d. h. ein Zyklus, der dem Zünden sämtlicher Zylinder entspricht, nimmt eine vollständige Umdrehung der Scheibe oder 360° ein. Die Position des oberen Totpunkts (oT) des Kolbens befindet sich im wesentlichen in der Höhe des Näherungsdetektors D« und die Winkelabweichung δ entspricht dem statischen Zündverstellwinkel. Dieser statische Verstellwinkel kann modifiziert werden, wenn die Gruppe der Detektoren D. und D_

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auf einem Teil montiert wird, das gegenüber dem Rotor leicht verschiebbar ist, oder, umgekehrt, wenn die Detektoren D. und D- fest sind, wird vorgesehen, die Scheibe auf der Drehwelle des Motors zu verstellen. Der Wert des Winkeis δ kann negativ oder positiv sein, je nach dem Typ des betreffenden Motors.

Die Näherungsdetektoren können vorzugsweise freischwingende Oszillatoren mit veränderlicher Dämpfung sein, wobei die Dämpfung durch die leitenden metallischen Sektoren geliefert wird. Fig. 3c zeigt in Form eines vereinfachten Blockschaltbildes die Schaltungen,aus denen ein Näherungsdetektor der oben angegebenen Art besteht. Ein Näherungsdetektor besteht aus einer Selbstinduktionsspule L, die durch einen Kondensator C auf eine Frequenz abgestimmt ist, welche sich im allgemeinen in dem Bereich zwischen 2 und 10 MHz befindet. Die LC-Schaltung ist einem als Oszillator geschalteten Transistor 11 zugeordnet. Der Vorbeigang der Scheibe, deren Segmente abwechselnd leitend oder nichtleitend sind, an der Spule L erzeugt durch induzierte Wirbelströme eine Dämpfung der Schaltung und bewirkt infolgedessen eine Modulation der Schwingungsamplitude des Transistors 11. Das Ausgangssignal des Oszillatortransistors 11 wird durch eine Stufe 12 erfaßt (demoduliert) und die Hüllkurvensignale werden an eine Wertvergleichsstufe 13 angelegt, die einen hohen Wert erzeugt, wenn die metallischen Segmente an der Spule L vorbeigehen, und einen niedrigen Wert außerhalb dieser

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leitenden Sektoren. Solche Näherungsdetektoren sind weitgehend ausgereift und in integrierter Form im Handel. Es sei angemerkt, daß die Scheibe aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden kann, unter der Bedingung, daß die Sektoren, die inaktiv sein sollen, ausgeschnitten werden, d.h. die Sektoren, die die Schwingungen des Transistors 11 nicht dämpfen sollen. Modifikationen bei der Ausführung der Scheibe gestatten, elektrooptische Detektoren oder Hall-Generatoren zu verwenden, die in der Lage sind, Ausgangssignale zu liefern, die eine äquivalente Leistungsfähigkeit haben.

Der Geber, der vorstehend beschrieben worden ist, weist eine Konfiguration auf, die einem Geber angepaßt ist, welcher durch eine Welle angetrieben wird, die in Beziehung zu der Nockenwelle des Motors steht. Die gleichen Ergebnisse können mit Hilfe eines Gebers erzielt werden, der die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration hat und durch die Kurbelwelle angetrieben wird. In dieser Konfiguration sind zwei metallische Segmente M, und M₂ vorhanden, die einen gegenseitigen Winkelabstand von 180 haben. Die Länge der Bögen der metallischen Segmente beträgt dann 2a bzw. 2ß und der Winkelabstand zwischen den beiden Näherungsdetektoren D, und D₂ hat den Wert 20 . In diesem Fall entspricht, wie in Fig. 4b angegeben, die die Kurven der Ausgangssignale der Detektoren D. und D₂ zeigt, ein Motorzyklus zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle, was 720° Drehung der Scheibe entspricht. Diese Konfiguration des Gebers

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gestattet eine Vereinfachung der Montage und der Herstellung, denn es genügt beispielsweise, die metallischen Segmente M. und M₂ an der Schwungscheibe anzubringen, die sich am Abtriebsende der Kurbelwelle befindet.

Es werden nun die Bestandteile der Einheit 40 beschrieben, die gestattet, die Signale zum Auslösen der Generatoren 50 und 55, wie in Fig. 2 gezeigt, sequentiell und zyklisch zu verteilen. Die Schaltungen der Einheit 40 sind in Fig. 5a in Form eines vereinfachten Gesamtblockschaltbildes dargestellt, während die Kurven der durch die verschiedenen Schaltungen erzeugten Signale in Fig. 5b dargestellt sind.

Die Einheit 40 enthält eine Stufe 41, die aus einer UND-Schaltung besteht, welche an ihren beiden Eingängen die Ausgangssignale D. und D„ empfängt, welche von dem Kolbenhubpositionsgeber 10 geliefert werden. Diese UND-Schaltung gibt Signale I ab, deren Winkeldauer gleich (α - 0 ) ist und deren Wiederholperiode gleich dem zweifachen der Wiederholperiode der Folgesignale D. und D₂ ist. Die Signale I werden in einer Hochpaßstufe 42 differenziert und dann beispielsweise an eine polarisierte Verstärkerstufe 43 angelegt, die nur diejenigen Impulse zurückhält, die der Hinterflanke des Signals I entsprechen. Die Stufe 43 gibt ein Impulssignal M ab, das an den Eingang einer bistabilen Kippschaltung 44 angelegt wird, deren anderer Eingang das Signal P empfängt,

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das durch die Einheit 30 von Fig. 2 erzeugt wird. Dieses Impulssignal P, dessen Folgefrequenz gleich der der Signale D₁ und D„ der Folgen ist, befindet sich winkelmäßig zwischen den Vorderflanken der Signale D, und D und bildet das Signal zum Auslösen der Funkengeneratoren 50 und 55. Die bistabile Kippschaltung 44 gibt an ihren Ausgängen komplementäre Rechtecksignale Q und Q ab, die an zwei UND-Schaltungen 45 bzw. 46 angelegt werden, welche gemeinsam an ihrem anderen Eingang die Auslösesignale P empfangen. Die Ausgangssignale S, und S„ der UND-Schaltungen 45 bzw. werden zu den Funkengeneratoren 50 bzw. 55 geleitet. Der Winkelabstand der Signale innerhalb einer Folge S. oder S„ beträgt 180° und die relative Winkelverschiebung der beiden Folgen beträgt aufgrund der Verwendung von Funkengeneratoren, die gleichzeitig zwei Zylinder versorgen können, 90 .

Es wird jetzt die Einheit 30 zum Steuern und Auslösen der Funken zum Zünden des in die Zylinder des Motors eingespritzten Kraftstoff-Gemisches beschrieben.

Die Einheit 30 ist in Fig. 6 in Form eines ausführlichen Gesamtblockschaltbildes dargestellt. Es wird unter Bezugnahme auf Fig. 6b beschrieben, die die Kurven der Signale angibt, welche den verschiedenen Schaltungen zugeordnet sind. In Fig. 6b sind die Signale der Übersichtlichkeit halber in einem gedehnten Winkalmaßstab dargestellt und aufgrund dieser Tatsache sind lediglich

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ein Viertel oder 90° des Zündzyklus angegeben, wobei die Kurven gleich sind und sich in der Gesamtheit eines vollständigen Zündzyklus des Motors wiederholen.

Die Einheit 30 enthält zwei getrennte Teile:

- einerseits die Schaltungen 3OB zur Berechnung der Zündverstellbefehle V^ in Abhängigkeit von den Zustandsparametern des Motors, und

- andererseits die Schaltungen 30A, die gestatten, die Befehle Vg in Abhängigkeit von dem Zündzeitpunkt der Zylinder des Motors auszudrücken.

Die Schaltungen 30A werden mit den Folgen von Signalen D. und D„ versorgt, welche von dem Kolbenhubpositionsgeber geliefert werden, und außerdem mit den Zündverstell· befehlssignalen V^, die durch die Rechenschaltungen 30B erzeugt werden. Die Folgen von Signalen D. und D- sind synchrone Folgen der Drehgeschwindigkeit des Motors und ihre Winkelverschiebung ist gleich einem Winkel flf_w, der dem dynamischen Bereich der Änderung der Zündphase entspricht. Die Phase der Folge D, eilt dem oberen Totpunkt um eine Größe (jjL· + δ ) vor, während die Phase

der Folge D₂ in bezug auf den oberen Totpunkt um eine Größe δ voreilt. Es sei daran erinnert, daß der Winkel δ der statische Vorverste11winkel ist, der für einen gegebenen Motor fest und vorbestimmt ist und durch die mechanische Einstellung des Kolbenhubpositionsgebers erhalten wird. Die Frequenz der Impulssignale der Folgen D. und D₂ ist proportional zu der Drehgeschwindigkeit

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des Motors.

Die Signale D, und D werden zuerst an zwei Differenzierstufen 31a und 31b angelegt, die gestatten, die Vorderflanke dieser Signale auszuwählen. Die Stufe 31a liefert das Signal J und die Stufe 31b das Signal K. Das Signal J wird an einen Frequenz-Spannungswandler 32 angelegt, der ein Gleichstromsignal ν_ω abgibt, das zu der Drehgeschwindigkeit des Motors proportional ist. Es sei angemerkt, daß das Signal K in gleicher Weise an die Wandlerstufe 32 angelegt werden könnte.

Das Ausgangs signal V₆₀ des Wandlers 32 wird an einen der Eingänge eines Dreiecksignalgenerators 33 angelegt. Der zweite Eingang des Generators 33 empfängt das Ausgangssignal einer bistabilen Kippschaltung 36, die durch die Signale J getriggert wird und so den Anfang des Dreiecksignals initialisiert. Diese Anordnung gestattet, nach der Maßstabsfestlegung der Steuersignale und der Zeitkonstanten der Schaltungen, ein Dreiecksignal zu erzeugen, dessen Steigung dV/d9 von der Drehgeschwindigkeit des Motors unabhängig ist und von welchem der Augenblickswert der Amplitude die Phase oder Position der Kolben darstellt.

Das von dem Generator 33 abgegebene Dreiecksignal H wird mit dem Zündverstellbefehlssignal V^ in einem Wertvergleicher 34 verglichen. Wenn die Werte dieser beiden Signale übereinstimmen, gibt der Vergleicher ein Impulssignal P ab. Das Signal P und das Signal

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K werden an eine ODER-Schaltung 35 angelegt, deren Ausgangssignal an den NuIlrückste1leingang RZ der bistabilen Kippschaltung 36 angelegt wird. Der Rechteckimpuls F der Kippschaltung 36 kehrt zu dem Anfangswert zurück und gestattet so, den Generator 33 auf den ursprünglichen Wert V zurückzubringen.

Das Signal F der Kippschaltung 36 wird an einen monostabilen Multivibrator 37 angelegt, der einen Impuls P bei dem vorderen übergang des Signals F abgibt. Dieser Impuls P resultiert daher aus der übertragung des Signals K ohne Phasenverschiebung oder aus der übertragung des Signals J mit einer Phasenverschiebung 0 in übereinstimmung mit dem Zündverstellbefehl V^. Aufgrund der Verwendung einer Kippschaltung 37 steht an dem zweiten Ausgang das zu dem Signal P komplementäre Signal P zur Verfügung. Gleiches gilt für die Kippschaltung 36, wo das zu dem Signal F komplementäre Signal F zur Verfügung steht.

Die Schaltungen 3OB gestatten,den Zündverstellbefehl in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und der Belastung des Motors zu erzeugen. Die Drehgeschwindigkeit des Motors, die in Form eines Ausgangssignals V_w des Wandlers 32 zur Verfügung steht, wird einer Programmschaltung 38a für die Vorzündung in Abhängigkeit von der Drehzahl zugeführt, wobei das Gesetz dieses Programms im allgemeinen experimentell festgelegt und in der Praxis durch Geradenabschnitte der in Fig. 6c

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dargestellten Art angenähert wird. Eine Schaltung, die in der Lage ist, solche Funktionen zu erzeugen, ist beispielsweise in an sich bekannter Weise ein Verstärker mit zugeordneten Diodennetzwerken. Ebenso wird das Gesetz der Vorzündung in Abhängigkeit von der Belastung des Motors in empirischer Weise ermittelt. Das Signal V , das die Belastung des Motors darstellt, wird an den Eingang einer Programmschaltung 38b für die Vorzündung in Abhängigkeit von der Belastung angelegt, die, wie zuvor, aus einem Verstärker mit zugeordneten Diodennetzwerken besteht. Eine Summierschaltung 39 bildet die gewichtete Summe der Ausgangssignale der Schaltungen 38a und 38b und liefert die Zündverstellbefehlssignale V^.

Die Einheit 30 arbeitet folgendermaßen:

Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors klein ist, z. B. in der Größenordnung von 1000 U/min liegt, was der Anlaßperiode und dem Langsamfahrbetrieb sowie kleinen Belastungen entspricht, ist der Wert des Signals V^ Null und der Winkel 0_c (Fig. 6b) ist gleich 0_M, d. h. die Vorzündung reduziert sich auf den Winkel δ oder statischen Vorzündwinke1.

Wenn der Motor im Fahrbetrieb arbeitet, was Drehgeschwindigkeiten entspricht, die beispielsweise zwischen 1000 und 6000 U/min liegen, nimmt der Wert des Signals V^

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entsprechend dem Gesetz des Drehzahlprogramms zu, im Grenzfall ist V_rf gleich V_w, der Winkel 0 nimmt

ψ η C

einen Wert Null an und der dynamische Vorzündwinke1 ist gleich fiL·, so daß die gesamte Vorzündung, bezogen auf den oberen Totpunkt, gleich dem Winkel (flL· + δ ) ist. In diesem dynamischen Bereich des Betriebes wird der Vorzündwinkel durch die Belastung des Motors in Übereinstimmung mit dem Gesetz des Belastungsprogramms beeinflußt. Die obigen Kenndaten sind lediglich aus Erläuterungsgründen angegeben worden, denn ihre genauen Werte hängen von dem betreffenden Motortyp ab.

Im folgenden werden die Grundeinrichtungen beschrieben, die zum Feststellen der Bereiche der Drehgeschwindigkeits■ zustände des Motors und insbesondere des unteren und des oberen Geschwindigkeitsschwellenwertes benutzt werden.

Wenn ein Meßwertgeber für die Drehung einer Welle ähnlich dem oben beschriebenen zwei Folgen von Signalen D, und D₀ liefert, die synchron und um einen Winkel 0_U winke1-verschoben sind, gilt die Beziehung:

0_M - Τ.ω - -£~ϊ (rad)

T - zeitliche Verschiebung der beiden Folgen u - Winkelfrequenz der Signale jeder Folge N - Drehgeschwindigkeit des Motors in U/min.

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Da der Phasenwinkel 0_W eine bei der Konstruktion vorbestimmte Konstante ist, kann die Drehgeschwindigkeit des Motors erhalten werden, indem die zeitliche Relativverschiebung der beiden Folgen gemessen wird. Eine üblicherweise angewandte Methode zur Durchführung dieser Messung der Zeit T besteht darin, die Zeitverschiebung T der beiden Folgen zu zählen.

Gemäß der Erfindung werden Einrichtungen beschrieben, die in der Lage sind, die Geschwindigkeitsbereiche zu erfassen, indem die Koinzidenz der Signale einer Folge im Innern eines durch die Signale der anderen Folge erzeugten Zeitfensters erfaßt wird.

Die Bestimmung eines Geschwindigkeitsbereiches, der kleiner oder größer als eine gegebene Geschwindigkeit ist, kann mit Hilfe von Einrichtungen der in den Fig. 7a und 7b dargestellten Art erfolgen, von welchen die Kurven der zugeordneten Signale in Fig. 7c angegeben sind. Eine Drehgeschwindigkeitsdiskriminatorschaltung enthält vor allem einen monostabilen Multivibrator 70 mit der festenund vorbestimmten Dauer T, der durch eine der Folgen D, oder D- ausgelöst wird, und eine Koinzidenzschaltung, die gestattet, das gleichzeitige Vorhandensein der Signale der anderen Folge festzustellen. Bei der Koinzidenzschaltung kann es sich um eine logische Verknüpfungsschaltung oder um eine Tastspeicherschaltung handeln.

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Fig. 7a zeigt eine Drehgeschwindigkeitsdiskriminatorschaltung, deren Koinzidenzschaltung aus UND-Schaltungen

71 und 72 besteht. Der monostabile Multivibrator 70 wird, beispielsweise, mit der Folge D. versorgt und kippt während einer festen und vorbestimmten Zeit T. Die Ausgangssignale Q und Q des monostabilen Multivibrators 70 werden an die beiden UND-Schaltungen 71 und

72 angelegt, welche die Folge D„ empfangen. Wenn die Drehgeschwindigkeit oJ kleiner als der Quotient T/0 ist, werden die Signale der Folge D₂ zu dem Ausgang S_ übertragen, während umgekehrt, wenn die Drehgeschwindigkeit ω größer als der Quotient T/0 ist, die Signale der Folge D_ zu dem Ausgang S. übertragen werden.

Eine ähnliche Schaltung, die eine Koinzidenzschaltung in Form von Tastspeicherschaltungen benutzt, ist in Fig. 7b dargestellt. Die Multivibratorstufe 70 ist die gleiche wie in Fig. 7a und versorgt die beiden Tastspeicherschaltungen 73 und 74. Die Betriebsweise dieser Art von Drehgeschwindigkeitsdiskritninatorschaltung bleibt die gleiche wie bei der von Fig. 7a. Die Ausgangssignale S' und S*2 sind in diesem Fall Gleichstromsignale, die beispielsweise durch einen H- oder L-Wert gekennzeichnet sind. In Fig. 7c sind die Kurven von Signalen durch die Bedingung co> -a— angegeben.

Die Verwendung von einer oder von mehreren Frequenzdiskriminatorschaltungen gestattet, den Drehzahlbetriebsbereich von Verarbeitungs- oder Rechenschaltungen

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zu begrenzen. Zur Veranschaulichung eines direkten Anwendungsfalles wird ein Frequenz-Spannungswandler betrachtet, der zwischen zwei Drehgeschwindigkeitsbereichen ω und CO_x. arbeitet, die einem minimalen Dreheetn M

schwindigkeitsbereich bzw. einem maximalen Drehgeschwindigkeitsbereich entsprechen.

Fig. 8a zeigt das Gesamtschaltbild eines Frequenz-Spannungswandlers mit Dioden CR. und CR₂, der durch einen elektronischen Schalter 80 gesteuert wird, und mit einem Verstärker 81, dessen Verstärkung Eins beträgt. Die Übertragungskennlinie eines solchen Wandlers ist in Fig. 8b angegeben; die Ausgangsspannung V₁^ ist proportional zu der Eingangsfrequenz co des Signals E..

Fig. 8c zeigt eine Frequenzdiskriminatorschaltung mit zwei Drehgeschwindigkeitswerten ω und CO _M, bei welcher die oben beschriebenen Methoden angewandt werden. Die Signale der Folge D^ triggern gleichzeitig zwei monostabile Multivibratoren 82 und 83, die während einer

Dauer T₁ = 0^/cj bzw. T₀ - 0„/o)w kippen. Das Aus-1 Mm c MM

gangssignal Q des Multivibrators 82 wird an eine UND-Schaltung 84 angelegt, die die Signale der Folge D₂ empfängt. Das Ausgangssignal Q des Multivibrators 83 wird an eine Sperrschaltung 85 angelegt, die die Signale der Folge D₂ empfängt, die durch die UND-Schaltung 84 durchgelassen werden. Zu dem Ausgang E. werden die Signale der Folge D₂ nur durchgelassen, wenn die Frequenz der Signale zwischen den Werten U) und

CJ _M liegt.

Wenn eine Geschwindigkeitsdiskriminatorschaltung der in Fig. 8c dargestellten Art und ein Frequenz-Spannungswandler vereinigt werden, hat die Gesamtschaltung die in Fig. 8d dargestellte Ubertragungskennlinie; die Ausgangsspannung V₀₀ ist Null,wenn die Frequenz co

kleiner als CJ ist, nimmt ab diesem Wert bis zu einem m

Wert cJ zu, ab welchem die Spannung V-* einen Wert M

Null annimmt.

Nachdem die Schaltungen beschrieben worden sind, die gestatten, die verschiedenen Betriebszustände des Motors zu unterscheiden, insbesondere die unteren Betriebszustände, die der Anlaßperiode und den Langsamfahrphasen entsprechen, und den oberen Betriebszustand, der den überdrehzahlen entspricht, wird die Verwendung dieser Schaltungen zur Steuerung des Auslösens der Zündfunken beschrieben. Die Erfindung schafft eine erste Einrichtung, die gestattet, die dynamischen Zündvorverstellung zu annullieren, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors einen Maximalwert cj., überschreitet, eine gründlicher arbeitende zweite Einrichtung, die gestattet, die Zündung jenseits dieser Drehgeschwindigkeit COw zu unterbrechen, und eine dritte Einrichtung, die gestattet, die Betriebssicherheit der Zündanlage in den unteren Betriebszuständen für Drehgeschwindigkeiten, die unter

einem Wert CJ liegen, zu erhöhen. Diese Einrichtungen m

können zweckmäßig kombiniert werden, um die Anzahl der

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Schaltungen zu verringern. Es kann sich als notwendig erweisen, zwei Uberdrehzahlbetrlebszustände In Betracht zu ziehen: den Uberdrehzahlbetriebszustand Im Leerlauf und den Uberdrehzahlbetriebszustand bei Belastung. Wenn der Motor im Leerlauf arbeitet, entweder weil er von der Belastung abgekuppelt ist oder weil das Wider« Standsmoment praktisch Null ist, kann es erforderlich sein, die Zündung und gegebenenfalls die Kraftstoffzufuhr sehr schnell abzuschalten. Wenn der Motor unter Belastung arbeitet, reicht es im allgemeinen aus, die dynamische Vorzündung mehr oder weniger schnell zu verringern.

Fig. 9a, die wieder die Elemente von Fig. 6a enthält, zeigt eine Steuereinheit für das Auslösen der Funkengeneratoren, die mit Einrichtungen versehen sind, welche gestatten, die Drehgeschwindigkeitszustände des Motors voneinander zu unterscheiden und dementsprechend auf die Zündbedingungen der Zylinder einzuwirken, wobei lediglich der Teil 3OA der Einheit 30 dargestellt worden 1st, da der Teil 30B gleich bleibt.

Die Einrichtung, die gestattet, den Betriebszustand der Geschwindigkeiten unterhalb einer minimalen Geschwindigkeit ω festzustellen, besteht aus:

- einem monostabilen Multivibrator 101, der durch die Signale J getriggert wird, die der Vorderflanke der Signale der Folge D. entsprechen, welche durch die Differenzierschaltung 31a

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geliefert werden,wobei die Kippdauer T. gleich 0_M/o> ist, und

einer UND-Schaltung 102, der einerseits das Ausgangssignal der Kippschaltung 101 und andererseits die Signale K, die der Vorderflanke der Folge D- entsprechen, zugeführt werden.

Die Einrichtung, die gestattet, den Betriebszustand der überdrehzahlen festzustellen, die größer als ein Maximalwert co„ sind, besteht aus:

- einem monostabilen Multivibrator 104, der durch die Signale J getriggert wird, welche der Vorderflanke der Signale der Folge D. entsprechen, die von der Differenzierschaltung 31a geliefert werden, wobei die Dauer T₂ des Kippens gleich 0_Μ/^ω _Μ ist;

- einer Sperrschaltung 103, die einerseits die Signale der Kippschaltung 104 und andererseits die Ausgangssignale der UND-Schaltung 102 empfängt; und

- einer Tastspeicherschaltung 105, die einerseits die Ausgangssignale der Kippschaltung 104 und andererseits die Signale K, die der Vorderflanke der Signale der Folge D_ entsprechen, empfängt.

An dem Eingang des Frequenz-Spannungswandlers 32 gestattet die Kombination der Einrichtungen, die das Feststellen der niedrigen Drehgeschwindigkeiten und der Überdrehzahlen gestatten, die Schaltungen 33 und 34

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unwirksam zu machen, die die Aufgabe haben, den Vorzündwinkel dynamisch zu verändern. Diesseits der Miniraalgeschwindigkeit to und jenseits der Maximalgeschwind igkeit <*J lösen allein die Signale K, die der statischen Zündvorverstellung entsprechen, die Funkengeneratoren aus.

Die Schaltungen 105,106 und 107 gestatten, die Zündung zu unterbrechen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors größer als ω ist und wenn die Belastung des Motors gering oder Null ist. Zu diesem Zweck empfängt eine UND-Schaltung 106 einerseits das Ausgangssignal der Tastspeicherschaltung 105 und andererseits das Ausgangssignal V des Unterdruckgebers 20 oder ein gleichwertiges Signal, das die Belastung des Motors darstellt. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 106 wird an eine Sperrschaltung 107 angelegt, die andererseits die Signale J empfängt. In dem Überdrehzahlzustand bei gleichzeitig geringer Belastung werden die Impulssignale K nicht zu der Kippschaltung 36 übertragen, wodurch dann das Auslösen der Funkengeneratoren unterbrochen wird. Es sei angemerkt, daß das Ausgangssignal der Schaltung 105 zu anderen Zwecken benutzt werden kann, beispielsweise um die Kraftstoffversorgung des Motors zu unterbrechen oder um Alarm zu geben.

Säir komplette Einrichtungen, die gestatten, die mehrfachen Betriebszustände des Motors zu kontrollieren, sind zwar vorstehend beschrieben worden, es ist jedoch zu beachten, daß je nach dem Typ und den Benutzungsbedingungen

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des Motors diese Schaltungskonfiguration vereinfacht werden kann.

In Fig. 9b sind die angegebenen Schaltungselemente die gleichen wie in Fig. 9a. Die Elemente 101 und 102, die gestatten, die Betriebssicherheit bei kleinen Geschwindigkeiten zu erhöhen, sind weggelassen worden. Ebenso sind die Schaltungen 105, 106 und 107, die gestatten, die Uberdrehzahlbetriebszustände bei Leerlauf und bei Belastung zu differenzieren, weggelassen worden. In diesem Fall wird die Zündung der Zylinder in sämtlichen Betriebszuständen des Motors aufrechterhalten und die Vorzündung ist gleich der statischen Vorzündung für Geschwindigkeiten, die kleiner als CJ und größer als CO_x. sind. ta " M

Fig. 9c zeigt eine Variante der Schaltungsanordnung von Fig. 9b. Die uberdrehzahlbetriebszustände bei Belastung und bei Leerlauf werden nicht unterschieden und die Zündung der Zylinder wird bei dem übergang auf überdrehzahl unterbrochen. Es sind lediglich die monostabile Kippschaltung 104, die Sperrschaltung 107 und die Tastspeicherschaltung 105 beibehalten worden.

Flg. 10a zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Gebers von Fig. 3a, die eine äquivalente Einrichtung darstellt, mittels welcher durch Verarbeitung und Verknüpfung der durch die Näherungsdetektoren D, und D„ gelieferten Signale die Signale des Zündzyklus, die der

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maximalen dynamischen Vorzündung entsprechenden Zündsignale und die der statischen Vorzündung entsprechenden Signale gebildet werden können.

In Fig. 10a trägt der Rotor vier leitende metallische Segmente M. bis M,"¹, die beispielsweise an dem Umfang des Rotors angeordnet sind, und zwei leitende metallische Segmente M- und M ', die auf einem Kreis kleineren Durchmessers angeordnet sind. Der Wert der Bögen der Segmente M₁ bis M₁"¹ ist gleich dem Wert (JL·, der dem dynamischen Vorzündbereich entspricht. Der Wert der Bögen der Segmente M, und M~ ist gleich Y und liegt in der Größenordnung von einigen Grad. Bei einem Geber, der für einen 4-Zylinder-Motor bestimmt und auf die Nockenwelle bezogen ist, haben die Segmente M, bis M.¹" einen Abstand von 90 , während die Segmente M₂ und M₂' einen gegenseitigen Abstand von 180 haben, wobei die Relatiwerstellung der beiden Reihen von Segmenten aus Fig. 10a zu ersehen ist. Die Näherungsdetektoren D. und D₂ sind in einer Linie angeordnet und um einen Winkel δ in bezug auf den oberen Totpunkt verschoben, wobei der Winkel δ dem statischen Vorzündwinkel entspricht, der je nach dem betrachteten Motortyp positiv oder negativ ist.

Fig. 10b zeigt die Schaltungen zur Verarbeitung und Verknüpfung der Ausgangssignale D, und D₂, die dem Geber zugeordnet sind, und Fig. 10c zeigt die Kurven der entsprechenden Signale. Die Signale der von dem Detektor D^ gelieferten Folge werden in einer Differenzierstufe

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differenziert. Die Ausgangssignale A dieser Stufe werden an zwei Polarltätsselektoren angelegt. Der Selektor 71 überträgt die der Vorderflanke der Signale D. entsprechenden Signale in Form von Signalen J und der Selektor 72 überträgt die der Hinterflanke der Signale D, entsprechenden Signale In Form von Signalen K, wobei dieser Selektor bei Bedarf gleichzeitig als Polaritätsinverter dient. Die Ausgangssignale des Selektors 71 werden an eine UND-Schaltung 73 abgegeben, die außerdem die Signale der Folge D» empfängt. Die Ausgangssignale M der UND-Schaltung 73 werden an den Eingang der bistabilen Kippschaltung 44 von Fig. 5a angelegt.

Fig. 11a zeigt einen Geber für einen 6-Zylinder-Motor. Die Konfiguration des Gebers gleicht der des Gebers von Fig. 3a. Der einzige Unterschied ist der Winkelabstand der leitenden metallischen Segmente M, der in dem Fall eines 6-Zylinder-Motors einen Wert von 60 hat.

In Fig. 11b sind die Kurven der Ausgangssignale der Näherungsdetektoren D, und D„ dargestellt.

Fig. lic zeigt die Schaltungselemente der Einheit zur Verteilung der Auslösesignale P für die Funkengeneratoren 50,55 und 56. Die Schaltungen 41, 42 und 43 sind die gleichen wie in Fig. 5a, die Schaltung 48 ist ein programmierbarer Zähler, dessen Nullrückstelleingang RZ

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die Zündzyklusanfangssignale M empfängt und dessen anderer Eingang die Zählsignale P empfängt, die das Fortschalten des Zählers bewirken. Die Ausgangssignale Q, 0. und Q~ des Zählers 48 werden an drei UND-Schaltungen 45, 46 und 47 angelegt, die außerdem die Auslösesignale P empfangen. Die Kurven der Signale, die den Schaltungen von Fig. lic entsprechen, sind in Fig. lld angegeben.

Fig. 12a zeigt einen Kolbenhubpositionsgeber für einen 3-Zylinder-Motor und, allgemeiner, für einen Motor mit ungerader Zylinderzahl. Der Rotor trägt drei leitende metallische Segmente: ein Segment M, mit einem Bogen α und zwei Segmente M_? und M ' mit einem Bogen ß, wobei der Winkelabstand zwischen den Segmenten 120 beträgt. Die Kurven der Ausgangssignale der Näherungsdetektoren D. und D sind in Fig. 12b angegeben. Dieser Typ von Geber mit ungerader Konfiguration verlangt, daß die Verteilungseinheit 40 von Fig. 5a ein programmierbarer Zähler mit drei Zuständen ist und daß drei Funkengeneratoren zur Verfügung stehen, die mit jedem der drei Zylinder des Motors verbunden sind.

Die Vorteile, die sich durch eine elektronische Zündanlage nach der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergeben, sind sehr bedeutend.

Die mechanischen Bauteile der herkömmlichen Zündanlagen werden beseitigt. Der Kolbenhubpositionsgeber, für den

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verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist im Gebrauch und in der Herstellung besonders einfach. Der Geber liefert zwei Folgen von Ausgangssignalen, deren zweckmäßige Verknüpfung gestattet, direkt die Phase des Zündzyklus, die der statischen Zündvorverstellung entsprechenden Zündzeitpunkte, die der maximalen dynamischen Zündvorverstellung entsprechenden Zündzeitpunkte und die Drehgeschwindigkeit des Motors zu erhalten und außerdem die verschiedenen Betriebsbereiche des Motors zu unterscheiden.

Die Einheit zur Steuerung und Auslösung der Zeitpunkte der Abgabe der Zündfunken sorgt automatisch für eine genaue und zuverlässige Auslösung in Übereinstimmung mit den verschiedenen Betriebszuständen des Motors und gestattet insbesondere, die Uberdrehzahlbetriebszustände bei Belastung und im Leerlauf zu vermeiden.

Während der Anlaßphase des Motors, während der die von der elektrischen Bordstromquelle abgegebene Spannung gestört ist, werden die kritischen Einrichtungen, wie der Phasenschieber für die dynamischen Zündvorverstellung und die Schaltungen zum Berechnen der Zündverstellbefehle, inaktiv gemacht, wohingegen die aktiven Einrichtungen, die aus weniger kritischen Schaltungen bestehen, die Verwendung von elektrischen Hilfsstromquellen ersparen.

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Bei Motoren mit gerader Zylinderzahl kann der Kolbenhubpositionsgeber direkt an dem Abtriebsende der Kurbelwelle befestigt werden.

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Leerse ite

Claims

Patentanwälte

Dipl-Ing Dipl-Chem Dipt-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser 2756279

Etnsbergerstrasse 19

8 München 60

16. Dezember 1977

THOMSON - CSP

173t Bd. Hauasmann

75008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen; T 3006

Patentansprüche:

Elektronische Zündanlage für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, die gestattet, den Zeitpunkt des ZÜndens des in die Zylinder eingespritzten Luft-Kraftstoff-Gemisches gemäß zwei Betriebsarten zu steuern: einer statischen Betriebsart und einer dynamischen Betriebsart, die durch die Größe der physikalischen Parameter gesteuert werden, welche für den Betriebszustand des Motors am kennzeichnendsten sind, insbesondere der Kolbenhubposition, der Drehgeschwindigkeit und der Belastung des Motors, und die weiter gestattet, den Zündzyklus des Motors festzulegen und überdrehgeschwindigkeits· zustände des Motors zu vermeiden, insbesondere mit einem Kolbenhubpositionsgeber und einer Einheit zur Steuerung des Zündzeitpunktes, deren Ausgangssignale an eine Verteilungseinheit angelegt werden, die sequentiell und zyklisch Funkengeneratoren versorgt, welche mit den Zünd-

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kerzen der Zylinder verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolbenhubpositionsgeber im Verlauf eines Zündzyklus des Motors zwei gleiche Folgen von elektrischen Signalen in Form von Rechteckimpulsen ungleicher Dauer erzeugt, wobei die Anzahl der Signale jeder Folge gleich der Zylinderzahl ist und wobei die erste Folge (D,) gegenüber der zweiten Folge (D₇) um eine Winkelverschiebungen größe (L voreilt, die im wesentlichen gleich dem Winkel der dynamischen Vorzündung ist,

daß die Vorderflanke der Signale der ersten Folge (D,) den maximalen Vorzündwinkel bestimmt, der gesteuert werden kann, und daß diese Signale an die Zündzeitpunktsteuereinheit angelegt werden,

daß die Vorderflanke der Signale der zweiten Folge (D₂) den statischen Vorzündwinkel bestimmt, und daß die Signale der beiden Folgen (D,, D₂) an einen Koinzidenzdetektor angelegt werden, dessen Ausgangssignale den Zündzyklus des Motors steuern, daß die Signale der beiden Folgen (D,, D₂) an Zeitvergleicher angelegt werden, die die Drehgeschwindigkeitszustände des Motors unterscheiden, insbesondere den Betrieb mit niedrigen Drehgeschwindigkeiten, die kleiner als ein Wert o) sind, und den Betrieb mit überdreh-

geschwindigkeiten, die größer als ein Wert CO^ sind, und

daß die Ausgangssignale des Koinzidenzdetektors und die Ausgangssignale der Zündzeitpunktsteuereinheit die Verteilungseinheit steuern.

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2. Anlage nach Anspruch 1, für einen Motor mit c Zylindern und c/2 Funkengeneratoren, wobei c geradzahlig 1st und wobei der Kolbenhubpositionsgeber durch eine auf die Nockenwelle des Motors bezogene Abtriebswelle angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Geber zwei Elemente enthält, ein erstes Element, das aus einem Rotor besteht, auf welchem In regelmäßigem Abstand leitende Segmente mit ungleichen Bögen α und ß angeordnet sind, und einem zweiten Element, das aus einer Gruppe aus zwei feststehenden Näherungsdetektoren besteht, die gegenüber den Segmenten angeordnet sind:

einem ersten Näherungsdetektor, der die erste Folge (D^) liefert, und einem zweiten Näherungsdetektor, der die zweite Folge (D₂) liefert,

daß die Gesamtzahl der leitenden Elemente gleich der

Zylinderzahl c 1st, wobei die Anzahl der Segmente mit

dem Bogen α gleich zwei und die Anzahl der Segmente mit dem Bogen β gleich (c - 2) 1st, daß die relative Winke!verschiebung zwischen dem ersten

Näherungsdetektor und dem zweiten Näherungsdetektor gleich

der Größe fiL· ist, und

daß die Größe des Bogens α größer als die Größe 0_M und die Größe des Bogens ß kleiner als die Größe (L· ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, für einen Motor mit c Zylindern und c/2 Funkengeneratoren, wobei c geradzahlig ist und wobei der Kolbenhubpositionsgeber durch eine auf die Kurbelwelle des Motors bezogene Abtriebswelle angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet,

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daß dieser Geber zwei Elemente enthält: ein erstes Element, das aus einem Rotor besteht, auf welchem in regelmäßigem Abstand leitende Segmente mit ungleichen Bögen 2a und 2ß angeordnet sind, und ein zweites Element, das aus einer Gruppe aus zwei feststehenden Näherungsdetektoren besteht, die gegenüber den Segmenten angeordnet sind: einem ersten Näherungsdetektor, der die erste Folge (D,) liefert,und einem zweiten Näherungsdetektor, der die zweite Folge (D₂) liefert, daß die Gesamtzahl der leitenden Elemente gleich der Hälfte der Zylinderzahl c ist, wobei die Anzahl der Segmente mit dem Bogen 2a gleich Eins und die Anzahl der Segmente mit dem Bogen 2ß gleich (c - 2)/2 ist, daß die relative Winke!verschiebung zwischen dem ersten Näherungsdetektor und dem zweiten Näherungsdetektor gleich der Größe 0„ ist, und daß die Größe des Bogens 2a größer als die Größe 20„

Fl

und die Größe des Bogens 2ß kleiner als die Größe 2JL· ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, für einen Motor mit c* Zylindern und c* Funkengeneratoren, wobei c¹ ungeradzahlig ist und wobei der Kolbenhubpositionsgeber durch eine auf die Nockenwelle des Motors bezogene Abtriebswelle angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Geber zwei Elemente enthält: ein erstes Element, das aus einem Rotor besteht, auf dem in regelmäßigem Abstand leitende Segmente mit ungleichen Bögen α und angeordnet sind, und einem zweiten Element, das aus einer

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Gruppe aus zwei feststehenden Näherungsdetektoren besteht, die gegenüber den Segnenten angeordnet sind: einem ersten Näherungsdetektor, der die erste Folge (D.) liefert, und eines zweiten Näherungsdetektor, der die zweite Folge (D₂) liefert,

daß die Gesamtzahl der leitenden Segmente gleich der Zylinderzahl c' 1st, wobei die Anzahl der Segmente mit dem Bogen α gleich Eins und die Anzahl der Segmente mit dem Bogen B gleich (c¹ - 1) ist, dad die Relativverschiebung zwischen dem ersten Näherungsdetektor und dem zweiten Nähenmgsdetektor gleich der Größe 0„ 1st und

daß die Größe des Bogens α größer als die Größe jL und die Größe der Größe des Bogens B kleiner als die Größe 0_M ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher die ZUndzeitpunktsteuereinheit in Reihe geschaltet enthält t eine Frequenz-Spannungswandlerstufe, einen Dreiecksignalgenerator, einen Wert vergleicher und eine bistabile Kippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Spannungswandlerstufe aus einem Zähler mit Dioden besteht.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher die ZUndzeitpunktsteuereinheit in Reihe geschaltet enthält: eine Frequenz-Spannungswandlerstufe, einen Dreiecksignalgenerator, einen Wertvergleicher und eine bistabile Rippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine

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ODER-Schaltung mit zwei Eingängen zwischen den Wertverglticher und die bistabile Rippschaltung eingefügt 1st und den automatischen übergang von der statischen Betriebsart zu der dynamischen Betriebsart gestattet, und daß die Ausgangssignale des Wertvergleichers an den ersten Eingang der ODER-Schaltung und die Signale der zweiten Folge (D„) an den zweiten Eingang der ODER· Schaltung angelegt werden.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, In welcher die Zündzeitpunktsteuereinheit In Reihe geschaltet enthält: eine Frequenz-Spannungswandlerstufe, einen Dreieckslgnalgenerator, einen Wertvergleicher und eine bistabile Kippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingang der Wandlerstufe Einrichtungen angeordnet sind, die gestatten, den Betrieb dieser Wandlerstufe zu aktivleren, wenn die Drehgeschwindigkeit des

Motors zwischen den Werten CJ und &> liegt.

m M
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die gestatten, die Frequenz-Spannungswandlerstufe zu aktivleren, enthalten: zwei monostabile Kippschaltungen, die durch die Signale der ersten Folge (D^) getrlggert werden, eine erste Kippschaltung der Dauer T, - 0_Μ/ω und eine zweite Kippschaltung der Dauer ^T2 " ^iZ⁰⁰M' ^{eine UND}"^Scnaltun8» ^die sowohl die Ausgangssignale der ersten Kippschaltung als auch die Signale der zweiten Folge (D₂) empfängt; und eine Sperrstufe,

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die einerseits die Ausgangssignale der UND-Schaltung und andererseits die Ausgangssignale der zweiten Kippschaltung empfängt.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinheit, die den Funkengenerator versorgt, einerseits die Signale der beiden Folgen (D., D.) und andererseits die Ausgangssignale der Zündzeitpunktsteuereinheit empfängt und daß sie enthält: einen Koinzidenzdetektor für die Signale der beiden Folgen (D,, D-), dessen Ausgangssignal an einen Zähler rait M Zuständen angelegt wird, wobei M die Anzahl der Funkengeneratoren ist und wobei dieser Zähler andererseits die Ausgangssignale der Zündzeitpunkt· Steuereinheit empfängt, und M UND-Schaltungen, die mit den Ausgängen des Zählers verbunden sind und die Ausgangs· signale der Zündzeitpunktsteuereinheit empfangen.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeltvergleicher, der gestattet, den Drehgeschwindigkeitszustand des Motors zu unterscheiden, enthält: eine monostabile Kippschaltung der Dauer T - 0_M/<*> » die durch die Signale der ersten Folge (D^) ausgelöst wird, und eine ODER-Schaltung mit zwei Eingängen, die an einem ersten Eingang die Ausgangssignale der monostabilen Kippschaltung und an dem zweiten Eingang die Signale der zweiten Folge (D₂) empfängt.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitvergleicher, der gestattet, den Drehgeschwindigkeitszustand des Motors zu unterscheiden, enthält: eine monostabile Kippschaltung der Dauer T - ^k/°° ♦ ^die durch ^die Signale der ersten Folge (D.) ausgelöst wird, und eine Tastspeicherschaltung, die an einem ersten Eingang die Ausgangssignale der monostabilen Kippschaltung und an dem zweiten Eingang die Signale der zweiten Folge (D„) empfängt.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der ersten Folge (D,), die an die Zündzeitpunktsteuereinheit angelegt werden, unter der Wirkung des Steuersignals gesperrt werden, das durch den Zeitvergleicher erzeugt wird, in welchem die Dauer T der monostabilen Kippschaltung gleich 0 /ού ist.
13. Verwendung einer elektronischen Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei einem Verbrennungsmotor.