DE2807149A1 - Zuendsystem fuer rotationskolbenmaschinen - Google Patents

Description

T D,,. \t Λ* Patentanwälte:

TlEDTKE - DÜHLING - KlNNE - URUPE cipl.-lnc.H.Tiedtke

ι Dipl.-Chem. G. Bühling

- 4. · - Dipl.-Ing. R. Kinne

2807149 Dipi.-Ing. P. Grupe

Bavariaring 4, Postfach 20 24

8000 München 2

Te!.: (0 89) 53 96 53

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20. Februar 1978

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case A2686-O2 Soken

Nippon Soken, Inc. Nishio-shi,Japan

Zündsystem für Rotationskolbenmaschinen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Zündsysteme für Rotationskolbenmaschinen und betrifft insbesondere ein Steuersystem zur Regelung der Stromversorgung bzw. Leistungsaufnahme einer in der Zündeinrichtung eines solchen Zündsystems enthaltenen Glühkerze.

Obwohl eine Rotationskolbenmaschine aufgrund ihres Aufbaus cjrundsätzlich eine fremdgezündete Brennkraftmaschine ist, ist auch eine kontinuierliche Zündung dieser Brennkraftmaschine mittels einer Glühkerze möglich. Bei einer Rotationskolbenmaschine, deren Zündeinrichtung aus einer Glühkerze besteht, die in der am oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes gebildeten Verbrennungskammer in einer einem Viertel der Verbrennungskammer von deren vorderem Ende entsprechenden Position angeordnet ist, lassen sich 5 im Vergleich zu der üblichen Rotationskolbenmaschine eine

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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beträchtliche Verbesserung des Brennstoffverbrauchs sowie eine erhebliche Verringerung der Abgasemissionen erzielen.

Zur Erzielung einer Zündung des Gemisches durch die Glühkerze muß diese eine Oberflächen- bzw. Außentemperatur von mehr als 900⁰C aufweisen. Da es andererseits unter Berücksichtigung der Lebensdauer der Glühkerze zweckmäßig ist, die Oberflächentemperatur der Glühkerze unter 1100 C zu halten, ist es wesentlich, daß die Oberflächentemperatur der Glühkerze innerhalb eines Bereiches von 900 bis 110O⁰C gehalten wird. Die erforderliche Stromzufuhr für die Glühkerze bzw. deren Leistungsaufnahme zur Aufrechterhaltung ihrer Oberflächentemperatur innerhalb eines solchen Bereiches kann jedoch nicht konstant sein. Die Oberflächentemperatur der Glühkerze ergibt sich nämlich nicht nur aus der von der Stromzufuhr bzw. Leistungsaufnahme abhängigen Wärmeerzeugung der Glühkerze selbst, sondern auch aus dem Ausmaß des Wärmeaustausches zwischen der Glühkerze und den Verbrennungsgasen in der Verbrennungskammer. Wenn daher die Stromzufuhr bzw. der Betrag an zugeführter elektrischer Leistung derart vorgegeben ist, daß die Oberflächentemperatur der Glühkerze den richtigen Wert annimmt, wenn der Betrag der Wärmestrahlung der Verbrennungsgase wie im Falle der Betriebsabschnitte mit hoher Drehzahl und geringer Last klein ist, ergibt sich das Problem,daß Verbrennungsschäden wie ein Bruch der Heizspule, Schmelzschäden am Gehäuse und dergleichen von der Glühkerze während der Betriebsperioden mit geringer Drehzahl oder hoher Belastung, bei denen der Wärmestrahlungswert der Verbrennungsgase hoch ist, verursacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, zur Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile ein Zündsystem für eine Rotationskolbenmaschine zu schaffen, bei dem die Stromzufuhr bzw. Leistungsaufnahme einer Glühkerze in Abhängigkeit

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von den Betriebsbedingungen der Rotationskolbenmaschine, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von der zugeführten Brennstoffmenge oder den mit der zugeführten Brennstoffmenge in enger Beziehung stehenden Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie etwa dem Unterdruck in der Ansaugleitung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, derart gesteuert v/ird, daß die Oberflächentemperatur der Glühkerze auf einem zv/eckmäßigen Temperaturwert gehalten wird, bei dem das Auftreten von Verbrennungsschäden verhindert und dadurch eine bestimmte, genaue Zündung sowie eine höhere Haltbarkeit und Lebensdauer gewährleistet werden.

Zu den Vorteilen der Erfindung zählt somit insbesondere, daß die Zuführung an elektrischer Leistung für eine Glühkerze derart gesteuert wird, daß die Oberflächentemperatur der Glühkerze ständig auf einem zweckmäßigen Temperaturwort (von z. B. 9OObis 11OO°C) gehalten wird, so daß die Glühkerze das richtige Gemisch-Zündvermögen aufweist, ohne daß Haltbarkeit und Lebensdauer der Glühkerze beeinträchtigt werden. Dies wiederum gewährleistet eine volle Ausnutzung der Vorteile einer Gemischzündung durch eine Glühkerze, die insbesondere in verringerten Abgasemissionen und einem verbesserten bzw. geringeren Brennstoffverbrauch bestehen.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.

Es zeigen:
3o

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Zündsystems,

Fig. 2 ein Schaubild, das die Relation zwischen 5 der zugeführten elektrischen Leistung P

und dem Verhältnis F/N der zugeführten Brennstoffmenge F zu der Drehzahl N der Brennkraftmaschine veranschaulicht,

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Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild der Zündsteuereinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Schaltbild der Steuerimpulsgeneratorschaltung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Signalplan, der Betrieb und Wirkungsweise der ersten Ausführungsform des Zündsystems veranschaulicht,
10

Fig. 6 und 7 Schaubilder, in denen die der Glühkerze zugeführte elektrische Leistung P in Abhängigkeit von dem Unterdruck BO in der Ansaugleitung und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine dargestellt sind,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer

zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 ein detailliertes Schaltbild der Zünd

steuereinheit gemäß Fig. 8, und

Fig. 10 einen Signalplan, der Betrieb und Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform des

Zündsystems veranschaulicht.

Es sei zunächst auf Fig. 1 eingegangen, die eine die erste Ausführungsform der Erfindung aufweisende Zweifach-Rotationskolbenmaschine (von deren Zwillingskolben in der Figur lediglich ein Kolben dargestellt ist) veranschaulicht. Ein Gehäuse 1 der Rotationskolbenmaschine umfaßt einen Gehäusemantel 2, an dessen Seiten jeweils ein Seitenteil angebracht ist. Der Gehäusemantel 2 weist eine innere Lauffläche 2a mit dem Profil einer Epitrochoide auf, während

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jedes Seitenteil eine ebene innere Seitenfläche 3a besitzt. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein dreieckförmiger bzw. mit drei Ecken versehener Kolben 4 angeordnet, der in Pfeilrichtung eine Planetenbewegung durchführt, bei der zwischen dem Kolben 4 und dem Gehäuse 1 drei Arbeitskammern 5, 6 und 7 gebildet werden. Eine Abtriebswelle bzw. Exzenterwelle 8 ist in den Mittelteil des Kolbens 4 derart eingepaßt, daß die Bewegung des Kolbens 4 als Drehbewegung nach außen übertragen wird.
10

Das Gehäuse 1 ist an zweckmäßigen Stellen mit einem Ansaugkanal 9a und einem Auslaßkanal 9b versehen, die wiederum mit einer Ansaugleitung 10 bzw. einer (nicht dargestellten) Auslaßleitung verbunden sind. In der Ansaugleitung 10 sind ein Luftdurchfluß-Meßfühler 11 zur Feststellung der angesaugten Luftmenge und Erzeugung eines entsprechenden elektrischen Signals sowie ein in der gewünschten Weise betätigbares Drosselventil 12 angeordnet.

Der Brennstoff wird mittels eines elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystems bekannter Bauart in die Ansaugleitung 10 eingespritzt. Das elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzsystem umfaßt einen in der Ansaugleitung 10 angebrachten Injektor 13, eine Brennstoff-

²-^ pumpe 15, die dem Injektor 13 Brennstoff aus einem Brennstoffbehälter 14 unter Druck zuführt, einen Regler 16, der überschüssigen Brennstoff zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Brennstoffdruckwertes zu dem Brennstoffbehälter zurückführt, und eine BrennstoffSteuereinheit 18, die auf

■*° die Signale des Luftdurchfluß-Meßfühlers 11 und eines Maschinendrehzahlgebers 17 zur Steuerung des öffnens und Schließens des Injektors 13 anspricht. Bei dieser Ausführungsform hängt die zugeführte (eingespritzte) Brennstoffmenge von der Öffnungsdauer (Einspritzdauer) des Injektors 13 ab, was beinhaltet, daß das dem Injektor 13 von der Brenn-

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StoffSteuereinheit 18 zugeführte Einspritz-Impulssignal die zugeführte Brennstoffmenge bezeichnet. Das Einspritz-Impulssignal ist außerdem derart mit der Drehbewegung der Brennkraftmaschine synchronisiert, daß für jeweils drei Umdrehungen der Abtriebs- bzw. Exzenterwelle 8 (d. h., für jeweils eine Umdrehung des Kolbens 4) drei Einspritzimpulse erzeugt werden.

Die Brennstoffsteuerschaltung 18 besteht aus einer elektronischen Schaltungsanordnung bekannter Art, während der Maschinendrehzahlgeber 17 ein Drehzahlgeber derjenigen Bauart ist, die ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechendes elektrisches Signal (z. B. ein Impulssignal) abgibt_/ und bei dieser Ausführungsform aus dem Unterbrecher des Zündverteilers besteht.

Eine die Zündeinrichtung bildende Glühkerze 20 ist in dem Gehäusemantel 2 derart angebracht, daß sie in der Arbeitskammer 6 in einer ungefähr einem Viertel der Arbeitskammer von deren vorderem Ende entsprechenden Stellung angeordnet ist, wenn sich der Kolben 4 im oberen Totpunkt (der dargestellten Position) befindet. Eine Zündkerze 21 ist in dem Gehäusemantel 2 auf der nachlaufenden Seite der Glühkerze 20 angeordnet und bildet eine Zusatzzündeinrichtung, der von dem Verteiler 17 eine Hochspannung zugeführt wird, so daß die Zündkerze 21 intermittierend einen Zündfunken erzeugt.

Die Glühkerze 20 ist mit einer Zündsteuereinheit 22 verbunden, über die ihre Zufuhr an elektrischer Leistung bzw. Leistungsaufnahme gesteuert wird. Die Zündsteuereinheit 22 steuert die Zufuhr an elektrischer Leistung für die Glühkerze 20 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der zugeführten Brennstoffmenge derart, daß die Glühkerze 20 auf einer für die Zündung des Gemisches

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ausreichenden Temperatur gehalten wird, die jedoch nicht so hoch ist, daß ihre Lebensdauer beeinträchtigt wird.
Der (nicht dargestellte) Unterbrecher des den Maschinendrehzahlgeber bildenden Zündverteilers 17 ist daher mit der Zündsteuereinheit 22 verbunden und führt dieser ein Impulssignal mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Impulsfolgefrequenz zu, wobei die Zündsteuereinheit 22 außerdem mit der BrennstoffSteuereinheit 18 verbunden ist und ein der zugeführten Brennstoffmenge entsprechendes Einspritz-Impulssignal erhält.

Bei verschiedenen Versuchen erwies sich, daß
zwischen der zur Aufrechterhaltung einer Oberflächentemperatur der Glühkerze 20 in dem Bereich von 900 bis 1100⁰C erforderlichen Leistung P (W) und der Drehzahl N (U/min) der Brennkraftmaschine sowie der pro Umdrehung zugeführten Brennstoffmenge F (g/U) die in Fig. 2 dargestellte Relation besteht, wobei sich ferner bestätigte, daß sich der Leistungsbedarf P auch durch folgende Gleichung ausdrücken läßt:

P = 118,34 - 23,04 χ 10⁵ χ F/N (1)

Der Leistungsbedarf P läßt sich somit allgemein durch die _,. Formel

P=A-Bx F/N (2)

ausdrücken (wobei A und B Konstanten sind).

Die Zündsteuereinheit 22 steuert daher die Leistungszufuhr bzw. Leistungsaufnahme der Glühkerze 20 derart, daß die vorstehende Gleichung (2) erfüllt und dadurch die Oberflächentemperatur der Glühkerze 20 ständig innerhalb des

Bereiches von 900 bis 1100°C gehalten wird. Obwohl durch

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Steuerung der Leistungszufuhr bzw. Leistungsaufnahme in einer der Gleichung (2) genügenden Weise ein zufriedenstellendes Ergebnis erhalten werden kann, ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf diese Relation beschränkt ist, sondern auch eine andere approximierte Relation mit einigen zusätzlichen Korrekturtermen Verwendung finden kann.

Es sei nun auf Fig. 3 eingegangen, in der ein Schaltbild der bei der ersten Ausführungsform verwendeten Zünd-Steuereinheit 22 dargestellt ist. Die in der Figur dargestellte erste Rechenschaltung 22a verarbeitet ein Impulssignal mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Impulsfolgefrequenz sowie ein die zuzuführende Brennstoffmenge bezeichnendes Einspritz-Impulssignal und umfaßt eine erste Integratorschaltung mit Widerständen 100 und 101, einem Kondensator 102, einem Operationsverstärker 103 und einem Analogschalter 104, eine zweite Integratorschaltung 150, die in ähnlicher Weise wie die erste Integratorschaltung Widerstände 105 und 106, einen Kondensator 107, einen Operationsverstärker 108 und einen Analogschalter 109 aufweist, einen Inverter 110, eine Steuerimpulsgeneratorschaltung 111, Abtast-Speicherschaltungen 112 und 113 (z. B. das Bauelement Intersil Incorporated 1H5110) und einen Multiplizierer 114 (z. B. das Bauelement Intersil Incorporated 8013). Das Einspritz-Impulssignal der Brennstoffsteuereinheit 18 wird dem Inverter 110 und einem Eingangsanschluß 112a der Abtast-Speicherschaltung 112 zugeführt, während das Drehzahl-Impulssignal des Maschinendrehzahlgebers 17 einem Eingangsanschluß 1112 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 zugeführt wird. Das Einspritz-Impulssignal der BrennstoffSteuereinheit 18 wird außerdem dem anderen Eingangsanschluß 1120 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 zugeführt. Von einer (nicht dargestellten) Konstantspannungsquelle wird dem negativen Eingangsanschluß der Operationsverstärker 103 und 108 eine feste negative Spannung -V zugeführt.

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Ein erster Ausgangsanschluß 1113 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 ist mit dem Analogschalter 109 der zweiten Integratorschaltung 150 verbunden, während ein zweiter Ausgangsanschluß 1114 mit einem (logischen) Eingangsanschluß 113a der Abtast-Speicherschaltung 113 verbunden ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 soll nachstehend nun die Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 im einzelnen beschrieben werden. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 1115 einen Zähler, dessen Eingangsanschluß 1115a zur Teilung der Frequenz des Maschinendrehzahlimpulses durch den Faktor 2 mit dem Eingangsanschluß 1112 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 verbunden ist. Der frequenzgeteilte Impuls wird einem Ausgangsanschluß 1115b zugeführt, der mit einem Eingangsanschluß eines NOR-Verknüpfungsgliedes 1116 und einem Eingangsanschluß A eines monostabilen Multivibrators 1117 (Bauelement TI 74123) verbunden ist. Ein Rückstellanschluß 1115c des Zählers 1115 ist mit dem anderen Eingangsanschluß 1120 verbunden. An einem Eingangsanschluß B des Multivibrators 1117 liegt eine feste Spannung V an. Die Impulsdauer des an einem Ausgangsanschluß 1117a des Multivibrators 1117 erzeugten Impulses wird von der durch einen Widerstand 1118 und einen Kondensator 1119 vorgegebenen Zeitkonstanten bestimmt. Der Ausgangsanschluß 1117a ist mit dem zweiten Ausgangsanschluß 1114 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 und außerdem mit dem anderen Eingangsanschluß des NOR-Verknüpfungsgliedes 1116 verbunden. Der Ausgancfsanschluß des NOR-Verknüpfungsgliedes 1116 ist mit dem ersten Ausgangsanschluß 1113 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 verbunden. Nachstehend sollen nun Betrieb und Wirkungsweise der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 unter Bezugnahme auf den Signalplan gemäß Fia. 5 kurz erläutert v/erden.

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Wenn der unter c in Fig. 5 dargestellte Maschinendrehzahl impuls dem Eingangsanschluß 1112, d. h., dem Eingangsanschluß 1115a des Zählers 1115, zugeführt wird, wird die Impulsfolgefrequenz des Maschinendrehzahlimpulses durch den Faktor 2 geteilt und der sich ergebende, in der unter 1 in Fig. 5 dargestellten Weise geteilte Impuls am Ausgangsanschluß 1115b abgegeben. Synchron mit der negativ abfallenden Flanke dieses Impulses erzeugt der Multivibrator 1117 den unter d in Fig. 5 dargestellten Impuls. Das NOR-Verknüpfungsglied 1116 führt an den unter 1 und d in Fig. dargestellten Impulsen eine NOR-Verknüpfung durch und erzeugt an dem ersten Ausgangsanschluß 1113 den unter e in Fig. 5 dargestellten Impuls. Außerdem wird der unter d in Fig. 5 dargestellte Impuls dem zweiten Ausgangsanschluß 1114 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 zuqeführt.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 sollen nun Betrieb und Wirkungsweise der Rechenschaltung 2 2a erläutert werden:

Wenn der unter t in Fig. 5 dargestellte Einspritzimpuls , dessen Impulsdauer t sich in Abhängigkeit von der zugeführten Brennstoffmenge ändert, von der Brennstoffsteuereinheit 18 abgegeben wird, nimmt das Ausgangssignal des Inverters 110 die Form des unter t in Fig. 5 dargestellten Impulssignals an. Wenn dieses Impulssignal t auf den Wert "0" übergeht, wird der Analogschalter 104 abgeschaltet und die erste Integratorschaltung beginnt zu integrieren, so daß der Verstärker 103 das unter a in Fig. 5 dargestellte Sägezahn-Impulssignal· erzeugt.

Wenn das Impulssignal t den Wert "1" annimmt, wird der Analogschalter 104 durchgeschaltet und das Ausgangssignal des Verstärkers 103 fällt auf null Volt ab. Wenn R₁ den Widerstandswert des Widerstands 100 und C. die Kapazität

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des Kondensators 102 bezeichnen, ist die Ausgangsspannung V₁ des Verstärkers 103 gegeben durch

V₁ = J^₇T- [ ^l V^ dt "¹^^{1 J} 0

Außerdem speichert die Abtast-Speicherschaltung 112 das Signal, wenn an ihrem logischen Eingangsanschluß 112a ein Signalübergang auf den Wert "0" erfolgt, und tastet das Eingangssignal ab, wenn an dem Eingangsanschluß 112a ein Signalübergang auf den Wert "1" erfolgt. Das Ausgangssignal der Abtast-Speicherschaltung 112 weist daher in bezug auf die Eingangssignalverläufe gemäß t und a von Fig. 5 den unter b in Fig. 5 dargestellten Verlauf auf. Die Spannung während der Speicherperiode erreicht den in Abhängigkeit von dem Übergang des Impuissignals t von dem Wert "1" auf den Wert "0" erzeugten Ausgangsspannungswert V₁₀ (oder V₁ ,) des Verstärkers 103. Dieser Spannungswert V₁ (oder V_1n,) ergibt sich aus der Integration des Impulssignals mit der Zeitdauer t und ist der Zeitdauer t bzw. der zugeführten Brennstoffmenge F proportional.

Kenn das unter c in Fig. 5 dargestellte Impulssignal, dessen Frequenz sich in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl ändert, von dem Zündverteiler 17 (Maschinendrehzahlgeber) dem Eingangsanschluß 1112 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 zugeführt wird, werden an dem ersten Ausgangsanschluß 1113 und dem zweiten Ausgangsanschluß 1114 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 Signale mit dem unter d bzw. e in Fig. 5 dargestellten Verlauf erzeugt. Es ist somit ersichtlich, daß die unter e in Fig. 5 dargestellte Zeitdauer T dem Kehrwert 1/N der Maschinendrehzahl N im wesentlichen proDortional ist.

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Wenn das unter e in Fig. 5 dargestellte Impulssignal e den Wert "0" annimmt, wird der Analogschalter 109 abgeschaltet, so daß die zweite Integratorschaltung zu integrieren beginnt und der Verstärker 108 das unter f in Fig» 5 dargestellte Sägezahn-Impulssignal erzeugt» Wenn das Impulssignal e den Wert "1" annimmt, wird der Analogschalter 109 durchgeschaltet und das Ausgangssignal des Verstärkers 108 geht auf den Wert "0" über. Wenn R₂ den Widerstandswert des Widerstands 105 und C_ die Kapazitat des Kondensators 107 bezeichnen, ist die Ausgangsspannung V2 des Verstärkers 108 gegeben durch:

1 r T

V₂ = 7~- " V_r dt
^{1 R}2°2 J ο

In diesem Falle ergibt sich der Spitzenwert V (oder V„ ,) des Sägezahn-Signals aus der Integration des die Impulsdauer T aufweisenden Impulssignals und ist dem Kehrwert 1/N der Maschinendrehzahl proportional.

Die Multiplizierschaltung 114 ist derart voreingestellt, daß in Abhängigkeit von Eingangssignalen X und Y ein Ausgangssignal Z (= XY/10) erzeugt wird. Das unter b in Fig. 5 dargestellte Ausgangssignal der Abtast-Speicherschaltung 112 wird als Eingangssignal X zugeführt, während die Spannung V_ des Verstärkers 108 als Eingangssignal Y angelegt wird. Das Ausgangssignal Z des Multiplizierers 114 ist damit gegeben durch;

-| ι 1

Die Abtast-Speicherschaltung 113 weist die gleiche Bauart wie die Abtast-Speicherschaltung 112 auf» Ihre Abtast- und Speicheroperationen werden von dem am zweiten

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Ausgangsanschluß 1114 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 in dor unter d in Fig. 5 dargestellten Weise erzeugten Ausgangssignal derart gesteuert, daß bei einem Übergang des Ausgangssignals auf den Wert "1" das Eingangssignal abgetastet und der sich ergebende Wert festgehalten bzw. abgespeichert wird, wenn das Ausgangssignal auf den Wert "0" übergeht. Dementsprechend weistdie Speicherspannung V den unter g in Fig. 5 dargestellten Verlauf auf und ist gegeben durch:

V = — ν V ν V

0 10 10 20

Da V der zugeführten Brennstoffmenge F und V dem Kehrwert 1/N der iMaschinendrehzahl N proportional sind, besteht in diesen Falle die Relation: V <~» F/N. Die Rechenschaltung 22a dividiert somit die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge F durch die Maschinendrehzahl N und erzeugt an ihrem Ausgang die dem Ausdruck B χ F/N in der Gleichung (2)

entsprechende Analogspannung V .
20

Die in Fig. 3 dargestellte zweite Rechenschaltung 22b ist eine Schaltungsanordnung zur Berechnung des Ausdrucks Α-Βχ F/N aus der Analogspannung V und Erzeugung eines Impulssignals, dessen Dauer sich in Abhängigkeit hiervon

" ändert. Hierzu umfaßt die zweite Rechenschaltung 22b einen Subtrahierer 130 mit einem Stellwiderstand 115 zum Anlegen einer voreingestellten Spannung, Eingangswiderständen 116 und 117, einem Massewiderstand 118, einem Rückkopplungswiderstand 119 und einem Operationsverstärker 120, einen Rechteckoszillator 121 zur Erzeugung von Rechteckimpulsen mit einer festen Frequenz von 20 Hz (Dauer des Signalwertes "1": 1 ms, Dauer des Signalwertes "0": 49 ms), eine Integratorschaltung 140 mit Widerständen 122 und 123, einem Kondensator 124, einem Operationsverstärker 125 und einem Analogschalter 126, und eine Impulsdauer-Modulatorschaltung mit Eingangswiderständen 127 und 128 sowie einem Vergleicher 129.

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In der zweiten Rechenschaltung 22b ist der Widerstandswert der Widerstände 116, 117, 118 und 119 des Subtrahierers 130 gleich gewählt, während der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 120 den Wert "1" aufweist. Wenn V die Ausgangsspannung der ersten Rechenschaltung 22a und V_ die Spannung an dem verstellbaren Abgriff des variablen Widerstandes 115 bezeichnen, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 120 somit durch V _ - V gegeben.

Der Rechteck-Oszillator 121 erzeugt dagegen die unter h in Fig. 5 dargestellten Taktimpulse zur Durchschaltung und Abschaltung des Analogschalters 126 der Integratorschaltung 140, so daß der Verstärker 125 das unter i in Fig.5 durch eine ausgezogene Linie dargestellte Sägezahnsignal erzeugt.

Der Vergleicher 129 der Impulsdauer-Modulatorschaltung erhält die unter i in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Ausgangsspannung V - V des Subtrahierers 130 sowie das unter i in Fig. 5 durch die ausgezogene Linie dargestellte Ausgangssignal der Integratorschaltung 140, so daß ein Signal des Wertes "1" erzeugt wird, wenn die Ausgangsspannung des Subtrahierers 130 höher als die Ausgangsspannung der Integratorschaltung 140 ist, während im umgekehrten Falle ein Signal des Wertes "0" erzeugt wird.

Dementsprechend besteht das Ausgangssignal des Vergleichers 129 aus den unter j in Fig. 5 dargestellten Impulssignalen. Die Impulsdauer T dieses Impulssignals hängt von der Ausgangsspannung V - V des Subtrahierers 130 ab und ist

dem Wert V - V proportional.

Eine Stromversorgungsschaltung 22c dient zur Steuerung der Stromversorgung für die Glühkerze 20 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der zweiten Rechenschaltung 22b und umfaßt einen Signalverstärkertransistor,

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Widerstände, einen Leistungstransistor usw. Wenn das Steuersignal den Wert "1" annimmt, wird somit die Stromversorqungsschaltung 22c zur Verbindung der Glühkerze 20 mit einer Batterie 23 durchgeschaltet, während bei Übergang des Steuersignals auf den Wert "0" die Stromversorgungsschaltung 22c zur Unterbrechung der Verbindung der Glühkerze 20 mit der Batterie 23 in den Sperrzustand versetzt wird.

TO ^Auf diese Weise wird die Glühkerze 20 während des

Zeitintervalles T, bei dem das Ausgangssignal der zweiten Rechenschaltung 22b den Wert "1" annimmt, erregt bzw. mit Strom versorgt.

Es sei nun die durchschnittliche Leistungsaufnahme der Glühkerze 20 betrachtet. Unter der Annahme, daß der Innenwiderstand der Glühkerze 20 unabhängig von ihrer Temperatur konstant ist, wird die durchschnittliche Leistungsaufnahme von der Dauer eines dem Steuereincrang der Stromversorgungsschaltung 22c zugeführten Impulses bestimmt. Diese Impulsdauer ist den Wert V - V , wie vorstehend bereits erwähnt, proportional, so daß auch die mittlere Leistungsaufnahme V _ v_n proportional ist. Wenn nun angenommen wird, daß Λ die mittlere Leistungsaufnahme bezeichnet, wenn V=OV ist und A die mittlere Leistungsaufnahme bezeichnet, wenn V=OV ist, beträgt die mittlere Leistungsaufnahme P der Glühkerze P=A-A. Da für die Spannung V die Beziehung V *—· F/N gilt, wie vorstehend bereits erwähnt, wird mit dar Proportionalitätskonstanten B für P erhalten: P=A-Bx F/N.

Auf diese Weise wird die von der zugeführten Brennstoffmenge F und der Maschinendrehzahl N abhängige Leistung P der Glühkerze 20 zugeführt, wodurch ihre Oberflächen-5 temperatur ständig innerhalb des Temperaturbereiches von

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900 bis 1100 C gehalten wird. Somit weist die Zündkerze 20 ständig ein zufriedenstellendes Zündvermögen auf und außerdem wird verhindert, daß ihre Oberflächentemperatur ungewöhnlich ansteigt und dadurch eine größere Haltbarkeit und höhere Lebensdauer gewährleistet.

Die Proportionalitätskonstante B kann durch Einstellung der Werte der die Integratorschaltungen bildenden Widerstände und Kondensatoren, der den einstellbaren Widerstand und den Differenzverstärker des Multiplizierers 114 bildenden Widerstände, usw. vorgegeben werden, obwohl es natürlich auch möglich ist, die erforderlichen Einstellungen durch zusätzlich vorgesehene Regel- bzw. Abgleichverstärker vorzunehmen. Der Kondensator einer jeden Abtast-Speicherschaltung ist in der Schaltungsanordnung enthalten und in der Zeichnung nicht dargestellt.

Bei dem Zündsystem mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau bildet die aus der Atmosphäre in die Ansaugleitung 10 angesaugte Luft mit dem von dem Injektor 13 einzuspritzenden Brennstoff ein Gemisch, das über den Ansaugkanal 9a in jede Arbeitskammer gesaugt wird.

Mit der Drehung des Kolbens 4 wird die Arbeitskammer bewegt und ihr Volumen verkleinert, wodurch das Gemisch verdichtet wird. Wenn das vordere bzw. vorlaufende Ende der Arbeitskammer (einer der Scheitel des Kolbens 4) sich über die Glühkerze 20 hinwegbewegt, wird das Gemisch darauffolgend von der Glühkerze 20 gezündet, deren Oberflächentemperatur innerhalb des Temperaturbereiches von 900 bis 1100⁰C gehalten wird.

Da bei der Drehkolbenmaschine die Arbeitskammern selbst zusammen mit dem Kolben 4 gedreht werden, bildet 5 sich ein starker Luftstrom innerhalb der Verbrennungskammer,

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der vom vorderen Ende zum hinteren Ende der Verbrennungskammer fließt und dadurch die Ausbreitung der Flamme in Richtung des hinteren Teiles der Verbrennungskammer verhindert. Hierdurch erfolgt eine langsame Verbrennung, bei der lediglich das hinter die Glühkerze 20 strömende Gemisch kontinuierlich verbrannt wird, wodurch die Emissionen von NO verringert werden. Darüber hinaus beseitigt die kontinuierlicho Zündung die Gefahr einer Unterbrechung der Flamme und gewährleistet ferner eine vollständige Verbrennung des gesamtes Gemisches mit erhöhter Stabilität und Gleichmäßigkeit, verringerte Emissionen von HC und einen verbesserten bzw. verringerten Brennstoffverbrauch.

Da sich eine langsame Verbrennung des Gemisches in Form einer Verringerung der maximalen Ausgangsleistung auswirkt, kann in diesem Falle, falls erforderlich, zur Steigerung der Ausgangsleistung die Zündung auch mittels der Zündkerze 21 durchgeführt werden.

B^Gi der vorstehend beschriebenen Ausführuncrsform wird die Oberflächentemperatur der Glühkerze in einem Temperaturbereich von 900 bis 1100 C gesteuert, jedoch ist es natürlich auch möglich, den Temperaturbereich mehr oder v/eniger in Abhängigkeit von der Art der Glühkerze sowie der verwendeten Brennkraftmaschine zu ändern.

Anstelle der bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgenden Erfassung der zugeführten Brennstoffmenge F (g/U) mittels des dem Injektor zugeführten Einspritzimpulses ist es auch möglich, das Ausgangssignal einer allgemein als Brennstoffverbrauchsmesser bekannten Einrichtung zu verwenden, die z. B. ein in der Brennstoffleitung angeordnetes volumetrisches Durchflußmengenmeßgerät

sein kann.
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Ferner kann die Drehzahl N (U/min) der Brennkraftmaschine anstatt durch Verwendung des von dem Unterbrecher des Zündverteilers für die hintere Kerze intermittierend abgegebenen Signals auch durch ein anderes Verfahren ermittelt werden, bei dem z. B. an der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ausgebildete Vorsprünge und eine magnetische Abnehmerspule bzw. ein magnetischer Geber zusammenwirken.

•jO Obwohl die erste Ausführungsform der Erfindung in

Verbindung mit einer mit einem elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystem ausgestatteten Brennkraftmaschine beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Anwendungsart beschränkt, sondern kann bei jeder mit dem üblichen Vergaser ausgestatteten Brennkraftmaschine Verwendung finden. Da in diesem Falle die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge nicht derart genau wie im Falle der ersten Ausführungsform auf einfache Weise durch ein elektrisches Signal wiedergegeben werden kann, wird die gleiche bzw. eine ähnliche Steuerung wie im Falle der ersten Ausführungsform durch Verwendung eines mit der zugeführten Brennstoffmenge in enger Beziehung stehenden Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (in diesem Falle des Unterdruckes in der Ansaugleitung) durchgeführt.

In dieser Hinsicht zur Ermittlung des Leistungsbedarfs (der zur Aufrechterhaltung der Glühkerzentemperatur innerhalb des Temperaturbereiches von 900 bis 1100°^c erforderlichen Leistung) in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl N (U/min) und dem Unterdruck in der Ansaugleitung durchgeführte Versuche ergaben Resultate, die für ein Luft/Brennstoff-Verhältnis von 14 : 1 in Fig. 6 wiedergegeben sind. Der Leistungsbedarf P war durch folgende Gleichung (3) gegeben:

P = 118.54 -ψ^-%) (3)

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Bei einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von 17 : 1 wurden in bezug auf den Leistungsbedarf die in Fig. 7 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten, wobei in diesem Falle der Leistungsbedarf P durch nachstehende Gleichung (4) gegeben war:

F = 118.?-! ~^ψ ^Yi-Y₁) (4)

Der Leistuivjsbedarf P ist somit allgemein durch folgende Gleichung (5) gegeben:

P =*- ~- (τίρ - TT^) (5)

11 »ι/ Γ h/Γ

Hierbei sind oC , β, und >■* Konstanten, während A/F das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches ist. Bei einer Brennkraftinaschine treten auch bei Änderung der Drehzahl N und des Untordruckes B in der Ansaugleitung kaum starke Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses A/F auf. Wenn somit Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vernachlässigt werden und dieses als konstant angesehen wird, kann die vorstehende Gleichung (5) als äquivalent zu der folgenden Gleichung (f3) angesehen werden:

^?^-ir^fr-B₀) (6)

Hierbei sind oL , ß und /· sämtlich Konstanten. Es ist somit erwiesen,daß es durch eine die vorstehende Gleichung (6) erfüllende Steuerung der Strom- bzw. Leistungszufuhr möglich ist, die Temperatur der Glühkerze ständig innerhalb des Temperaturbereiches von 900 bis 1100°C zu halten.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird daher die Strom- bzw. Leistungsversorgung der Glühkerze vor-

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zugswerse in einer die Gleichung (6) erfüllenden Weise gesteuert, wodurch ebenfalls die Glühkerze ständig auf einer Temperatur gehalten wird, bei der das Gemisch gezündet werden kann, die Lebensdauer der Glühkerze jedoch nicht beeinträchtigt wird.

Es sei nun auf Fig. 8 eingegangen, in der eine die zweite Ausführungsform der Erfindung aufweisende Rotationskolbenmaschine dargestellt ist. Diese Brennkraftmaschine ist im wesentlichen die gleiche wie die die erste Ausführungsform aufweisende Rotationskolbenmaschine, so daß lediglich die Unterschiede zwischen den Figuren 1 und 8 beschrieben werden. Gemäß Fig. 8 ist ein Vergaser 19 bekannter Bauart stromaufwärts bzw. oberhalb eines Drosselventils 12 zur Bildung und Zuführung eines Gemisches für die Brennkraftmaschine angeordnet. Ein Druckmeßfühler 24 ist in einer Ansaugleitung 10 angebracht, während eine Steuereinheit 30 die Stromversorgung einer Glühkerze 20 in Abhängigkeit von den Signalen des Druckmeßfühlers 24 und eines Maschinendrehzahlgebers 17 steuert.

In Fig. 9 ist das Schaltbild der Steuereinheit 30 dargestellt. In der Schaltungsanordnung ist ein Differenzverstärker 31 über seine beiden Eingangsanschlüsse 310 und 311 mit dem Halbleiter-Druckmeßfühler 24 verbunden, wobei der negative Eingangsanschluß eines Verstärkers 312 über einen Widerstand 313 mit dem ersten Eingangsanschluß 310 und über einen Widerstand 314 mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers verbunden ist. Der Verstärker 312 weist ferner einen positiven Eingangsanschluß auf, der über einen Widerstand 315 mit dem zweiten Eingangsanschluß 311 und außerdem über einen Widerstand 316 mit Masse verbunden ist. Der Halbleiter-Druckmeßfühler 24 weist eine Brückenschaltung auf und seine beiden Verbindungspunkte sind mit dem ersten Eingangsanschluß 310 bzw. dem zweiten Eingangsanschluß 311

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des Differenzverstärkers 31 verbunden. Der Differenzverstärker 31 erzeugt daher ein dem Unterdruck in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine entsprechendes Ausgangssignal, so daß bei einem Anstieg des Absolutwertes des Ansaugleitungsunterdruckes (Abfall des absoluten Druckes) das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 31 ansteigt. Diese Ausaangsspannung wird durch den Wert V repräsentiert.

Eine Rechenschaltung 3 2 ist über ihren ersten Eingangsanschluß 3 20 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers

31 verbunden, wobei der positive Eingancrsanschluß eines Verstärkers 321 über einen Widerstand 322 mit dem ersten Eingangsanschluß 3 20 und außerdem über einen Widerstand 3 23 mit Masse verbunden ist. Der negative Eingangsanschluß des Verstärkers 321 ist dagegen über einen Widerstand 324 mit einer nicht dargestellten Stromversorgungsschaltung verbunden, von der eine feste Spannung V-, zugeführt wird. Außerdem ist der negative Eingangsanschluß des Verstärkers 321 über einen Rückkopplungswiderstand 325 mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Eingang X eines Multiplizierers 326 verbunden.

Ein zweiter Eingangsanschluß 330 der Rechenschaltung

32 ist mit dem den Maschinendrehzahlgeber 17 bildenden

Unterbrecher des Zündverteilers verbunden und erhält intermittierende Signale. Weiterhin ist der zweite Eingangsanschluß 330 mit dem Eingangsanschluß 1112 der bereits in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch kein dem anderen Eingangsanschluß 1120 entsprechender Anschluß vorgesehen und der Rückstellanschluß 1115c des Zählers 1115 gemäß Fig. 4 liegt an Masse. Der erste Ausgangsanschluß 1113 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 ist mit dem logischen Eingang des Analogschalters 109 der 5 Integratorschaltung 150 verbunden, die der in Verbindung

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mit Fig. 3 beschriebenen Integratorschaltung entspricht, während der zweite Ausgangsanschluß 1114 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 mit einem logischen Eingangsanschluß 333a einer Abtast-Speicherschaltung 333 verbunden ist. Der Verstärker 108 liegt über seinen positiven Eingangsanschluß an Masse, während sein negativer Eingangsanschluß über den Widerstand 105 mit einer nicht dargestellten Stromversorgungsschaltung verbunden ist und eine konstante Spannunq -V erhält. Der Ausgang des Verstärkers 108 ist mit einem weiteren Eingang der Abtast-Speicherschaltung 333 verbunden. Die Abtast-Speicherschaltung 333 besteht aus dem Bauelement Intersil Incorporated 1H5110 einschließlich eines Aufladungsund Entladungskondensators und ist an ihrem Ausgang mit einem Einefang Y des Multiplizierers 326 verbunden. Der Multiplizierer 326 besteht aus dem Bauelement Intersil Incorporated 8013 und ist über seinen den Ausgang der Rechenschaltung 32 bildenden Ausgangsanschluß an einen Eingangsanschluß 340 einer Treiberschaltung 34 angeschlossen.

In der Rechenschaltung 3 2 stellt die aus dem Verstärker 321 und den Widerständen 322, 323, 324 und 335 bestehende Schaltungsanordnung eine Differenzverstärkerschaltung bekannter Art dar, deren negativem Eingang eine feste Bezugsspannung V ~ zugeführt wird, während an ihrem positiven Eingang die Ausgangsspannung V des Differenzverstärkers 31 anliegt, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 321 dem Wert V - V ₂ proportional ist.

Das von dem mit der Drehbewegung der Abtriebswelle 8 der Brennkraftmaschine synchronisierten Zündverteiler 17 abgegebene intermittierende Signal wird dem zweiten Eingangsanschluß 330 zugeführt, über den das Signal dem Eingangsanschluß 1112 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 zugeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die an den Ausgangsanschlüsse!! 1113 und 1114 abgegebenen Ausgangssignale in

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bezug auf das unter a in Fig. 10 dargestellte intermittierende Signal den unter b und c in Fig. 10 dargestellten Verlauf nehmen. In diesem Falle ist die Zeitdauer T des Signals c dem Kehrv/ert 1/N der Maschinendrehzahl N wie im Falle der ersten Ausführungsform proportional.

Die Integratorschaltung 150, die den gleichen Aufbau wie im Falle der ersten Ausführungsform aufweist, erhält das an dem Ausganqsanschluß 1113 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 111 abgegebene Ausgangssignal und erzeugt den unter d in Fig. 10 dargestellten Ausgangssignalverlauf. Wenn in diesem Falle R₁ den Widerstandswert des Widerstands 105, C- die Kapazität des Kondensators 107 und -V die an einem Endanschluß des Widerstands 105 wie im Falle der ersten Ausführunqsform anliegende Spannung bezeichnen, ist die sich ergebende Ausgangsspannung V gegeben durch:

( ^T

ΤΓ -L * Tf TJ

'^] " Wl ^} ο ^Vrl

Der während des Zeitintervalls T erreichte Spannungswert V₁₀ ist dem Wert 1/N proportional.

Die Abtast-Speicherschaltung 333 tastet das Eingangssignal ab, wenn das Signal an ihrem logischen Eingang 333a auf den Wert "1" übergeht und speichert den sich ergebenden Wert ab, wenn das logische Ausgangssignal auf den Wert "0" übergeht, wodurch ein Ausgangssignalverlauf erzeugt ist, wie er unter e in Fig. 10 dargestellt ist. Die Spannung während der Speicherdauer erreicht den am Ende des Zeitintervalls T erhaltenen Spannungswert V₁ , der dem Zeitintervall T proportional ist. Der Multiplizierer 326 erhält an seinen Eingang X das Signal V-V- von dem Verstärker 321 und an seinem Eingang Y die Spannung V₁₀ von der Abtast-Speicherschaltung 333, wodurch an seinem Ausgang ein Signal

Z = — XY oder eine dem Wert (V - V _) χ V₁ proportionale 10 ^{B r2 10}

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Spannung erzeugt wird. Das Ausgangssignal ist somit dem Wert (V_ß - V ₂) χ ^ proportional.

Der Eingangsanschluß 340 der Treiberschaltung 34 ist über einen Widerstand 341 mit dem positiven Eingang eines Verstärkers 342 verbunden. Der positive Eingang des Verstärkers 342 ist über einen Widerstand 343 mit Masse und außerdem über einen Widerstand 344 mit dem Abgriff eines Stellwiderstandes 345 verbunden. An einem Endanschluß des Stellwiderstandes 345 liegt eine Konstantspannung V an, während sein anderer Endanschluß an Masse liegt. Der negative Eingang des Verstärkers 34 2 ist über einen Widerstand 34 6 mit Masse und außerdem über einen Rückkopplungswiderstand 347 mit dem Ausgang des Verstärkers 34 2 verbunden.

Der Rechteck-Oszillator 121 entspricht dem bei der ersten Ausführungsform verwendeten Rechteck-Oszillator und wird mit einer festen Frequenz wie 20 Hz ein- und abgeschaltet, wodurch Rechteckimpulse erzeugt v/erden, deren Impulsdauer 49 ms und deren Pausendauer 1 ms betragen. Die von dem Rechteck-Oszillator 121 abgegebenen Rechteckimpulse werden dem logischen Eingang des Analogschalters 126 der Integratorschaltung 140 zugeführt, die den gleichen Aufbau wie die Integratorschaltung 140 der ersten Ausführungsform aufweist.

Die Ausgänge der Verstärker 342 und 125 sind über einen Widerstand 127 bzw. 128 mit dem positiven und negativen Eingangsanschluß eines Vergleichers 129 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Steuereingang einer Stromversorgungsschaltung 22c verbunden ist. Obwohl im einzelnen nicht dargestellt, ist die Stromversorgungsschaltung 22c eine bekannte Schaltungsanordnung mit einem NPN-Transistor, Widerständen, einem Leistungstransistor, usw., über die

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eine Verbindung zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang hergestellt wird, wenn das an dem Steuereingang anliegende Signal auf den Wert "1" übergeht, während diese Verbindung unterbrochen wird, wenn das Signal an dem Steuereingang auf den Viert "O" übergeht. Der Ausgang der Stromversorgungsschaltung 22c ist mit der Glühkerze 20 verbunden. Eine Batterie 23 ist mit der Stromversorgungsschaltung 22c verbunden. Wenn R., Γ^, R^' ^R4 ^un(^ ^c. jeweils die Widerstandswerte der nit dem Verstärker 34 2 verbundenen Widerstände 341, 343, 344, 346 bzw. 347 bezeichnen, ist die Wahl der Widerstandswerte derart getroffen, daß R₁ = R_ = R_ = R. und R₅ = 2R sind.

Kenn die Spannung am Eingangsanschluß 340 der Treiberschaltung 3 4 durch den dem Wert (V - V _)/N in der vor-

B r 2.

stehend beschriebenen Weise proportionalen Spannungswert V₀ und die Spannung am Abgriff des Stellwiderstandes 34 5 durch den Spannungswert V repräsentiert werden, ist das Ausgangssianal des Verstärkers 34 2 durch V + V₀ gegeben.

Der Analogschalter 126 wird mit der Impulsfolgefrequenz des Rechteck-Oszillators 121 geöffnet und geschlossen, so daß am Ausgang des Verstärkers 125 ein Sägezahnsignal erzeugt wird. In Fig. 10 ist unter f das Ausgangssignal des Rechteck-Oszillators 121 dargestellt, während unter g das Ausgangssignal des die Integratorschaltung darstellenden Verstärkers 125 gezeigt ist. Am Ausgang des Vergleichers 129 wird daher der unter h in Fig. 10 dargestellte Signalverlauf erzeugt. Wenn T¹ die Zeitdauer bezeichnet, in der das unter h dargestellte Signal den Wert "1" aufweist, ist die Zeitdauer T¹ dem Wert V + V proportional. Bei Übergang des Ausgangssignals des .Vergleichers 129 auf den Wert "1" wird in der Stromversorgungsschaltung 22c der Strom zur Erregung der Glühkerze 20 eingeschaltet, während bei einem übergang des Ausgangssignals des Vergleichers auf

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den Wert ¹O" die Abschaltung des Stromes erfolgt»

Wenn zur Betrachtung der der Glühkerze 20 zugeführten Durchschnittsleistung angenommen wird, daß der Innenwiderstand der Glühkerze 20 unabhängig von ihrer Temperatur konstant ist, wird die zugeführte Durchschnittsleistung von dem dem Steuereingang der Stromversorgungsschaltung 22c zugeführten Impuls (dem unter h in Fig. dargestellten Impuls) bestimmt. Wie bereits erwähnt, ist die Impulsdauer dem Wert V + V_n proportional, so daß auch die der Glühkerze 20 zugeführte mittlere Leistung dem Wert V + V₀ proportional ist. Wenn A den Wert der für V₀=OV allein von V _ bestimmten mittleren Leistungsaufnahme und A den Wert der für V₀=OV allein von V bestimmten mittleren Leistungsaufnahme bezeichnen, ist die der Glühkerze 20 zugeführte mittlere Gesamtleistung P durch P=A+ A gegeben. Da der Wert A (oder V) dem Ausdruck 1/N (V - V _) proportional ist und V₀, wie bereits erwähnt, wiederum dem Unterdruck B-

D O

iⁿ der Ansaugleitung proportional ist, wird für P erhalten: P = A + rr (B_Q - V „) . Hierbei ist ß eine Konstante.

Da in diesem Falle der Wert A durch V _n oder der

rO

Einstellung des Stellwiderstandes 34 5 bestimmt wird und damit einstellbar ist, ist er eine von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unabhängige Konstante. Weiterhin ist auch V „ eine von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unabhängige Konstante. Die vorstehend wiedergegebene Leistungsgleichung befindet sich somit mit der experimentell ermittelten Gleichung (6) in Übereinstimmung.

Die Steuereinheit 30 führt somit der Glühkerze in Abhängigkeit von Änderungen des Ansaugunterdruckes 5 und der Drehzahl der Brennkraftmaschine Strom bzw. Leistung zu, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Die Temperatur

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der Glühkerze 20 kann hierdurch unabhängig von Änderungen des Ansauqunterdruckes und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ständig innerhalb des Temneraturbereiches von 900 bis 110O⁰C gehalten werden, so daß die Glühkerze 20 ständig das erforderliche Zündvermögen aufweist und außerdem ein ungewöhnlicher Anstieg ihrer Temperatur verhindert und dadurch eine größere Haltbarkeit bzw. höhere Lebensdauer gewährleistet wird.

In der Steuereinheit 30 werden die erforderlichen Pronortionalitätskonstanten mittels der Konstanten der Integratorschaltungen, des Multiplizierers und der Verstärker erhalten/ jedoch ist es auch möglich, sie durch Veränderung der Verstärkungsfaktoren mit Hilfe von Regel- bzw. Abgleichverstärkern zu erhalten.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Stromzufuhr bzw. Leistungsaufnahme der Glühkerze 20 für ein konstantes Luft/Brennstoff-Verhältnis bestimmt werden ist, treten in dor Praxis Fälle auf, bei denen das Luft/Brenr.stoff-Verhältnis des Gemisches fetter als üblich gehalten wird, und zwar etwa im unbelasteten Betriebszustand oder im Betrieb unter Vollast. Erfindungsgemäß ist es daher auch möglich, die Steuerung der von der Glühkerze aufgenommenen Leistung mit größerer Genauigkeit durchzuführen, indem eine Kompensation für Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches vorgesehen wird. In diesem Falle ist lediglich eine Kompensation der Konstanten ß der Gleichung (6) erforderlich, so daß eine Kompensation von Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zum Beispiel erhalten werden kann, indem die Steuereinheit derart aufgebaut wird, daß bei einem Abfall des in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruckes B unter einen vorgegebenen Wert (im Vollastbetrieb) oder Anstieg des Ansaug-5 leitungsunterdruckes über einen weiteren vorgegebenen Wert (im unbelasteten Betriebszustand) dies zur Änderung der

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Konstanten ß auf einen im Vergleich zu dem Normalbetrieb unterschiedlichen Wert erfaßt wird. Im Falle einer Rotationskolbenmaschine mit einem Brennstoffzuführungssystem, das derart ausgelegt ist, daß es die Maschine bei einem über 120 mmHg liegenden Ansaugleitungsunterdruck mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von 15:1 und bei einem unter 120 mmHg liegenden Ansaugleitunasunterdruck (bei hoher Belastung) mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von 13,5 : 1 betreibt, sind ledialich Maßnahmen dahingehend erforderlich, daß nur' bei einem Abfall des Ansaugleitungsunterdruckes unter 120 mmHg der Wert von ß in der Gleichung (6) auf 13,5/15 des vorher im Normalbetrieb verwendeten Wertes geändert wird.

Da in jüngerer Zeit eine Technik zur Messung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches durch einen Zirkondioxyd o. dgl. enthaltenden Sauerstoff-Konzentrationsmeßfühler entwickelt worden ist, kann die Stromzufuhr bzw. Leistungsaufnahme der Glühkerze 20 im Falle einer mit einem solchen Meßfühler ausgestatteten Rotationskolbenmaschine auf einfache Weise gemäß der Gleichung (5) gesteuert werden, die zusätzlich das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches berücksichtigt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Zündsystem für Rotationskolbenmaschinen wird somit eine in dem epitrochoiden Gehäusemantel der Maschine angeordnete Glühkerze derart mit elektrischer Leistung versorgt, daß die Oberflächentemperatur der Glühkerze innerhalb eines Temperaturbereiches von 900 bis 1100°C gehalten wird. Eine Steuereinheit zur

. Steuerung der Stromzufuhr bzw. Leistungsaufnahme der Glühkerze erzeugt ein Ausgangsimpulssignal, dessen Impulsdauer in Abhängigkeit von Betriebszuständen bzw. Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie etwa der zugeführten Brennstoffmenge und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, geändert wird»

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Eine Stromversorgungsschaltung erhält das Impulssignal der Steuereinheit und führt eine EIN-AUS-Steuerung der über eine Batterie erfolgenden Stromversorgung der Glühkerze durch.

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Lee

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Claims (5)

15 Patentansprüche

Zündsystem für eine Rotationskolbenmaschine, gekennzeichnet durch eine in einem epitrochoiden Gehäusemantel (2) der Rotationskolbenmaschine auf der vorlaufen-

2() den Seite der kürzeren trochoiden Achse des Gehäuserrant, el;-, in Drehrichtung eines Kolbens (4) angebrachte Glübknrzp (20), durch eine Drehzahlgebereinrichtung (17) zur Feststellung der Drehzahl der Rotationskolbenmaschine, durch eine Parameter-Detektoreinrichtung (18; 24) zur Feststellung der der Rotationskolbenmaschine zugeführten Brennstoffmenge oder eines auf die zugeführte Brennstoffmenge bezogenen Betriebsparameters der Rotationskolbenmaschine und durch eine mit der Drehzahlgebereinrichtung und der Parameter-Detektoreinrichtung verbundene und auf deren Signale ansprechende Zündsteuerschaltung (22; 30), die die Stromversorgung bzw. Leistungsaufnahme der Glühkerze derart steuert, daß die Temperatur der Glühkerze innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches gehalten wird.

X/So

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsteuerschaltung der Glühkerze einen Betrag an elektrischer Leistung, der durch die Gleichung

P=A-Bx^ N

bestimmt ist, oder eine diesem Betrag im wesentlichen äquivalente Leistung zuführt, wobei

P (V.^r) die zugeführte Leistung bezeichnet,

A und B Konstanten sind und

N (U/min) die Drehzahl der Rotationskolbenmaschine

sowie
F (g/U) die zugeführte Brennstoffmenge bezeichnen.

3. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter-Detektoreinrichtung einen Unterdruck-Meßfühler (24) zur Feststellung des Unterdruckes in der Ansaugleitung (10) der Rotationskolben-

_2n maschine aufweist.

4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsteuerschaltung (30) der Glühkerze einen Eetrag an elektrischer Leistung, der durch die Gleichung

bestimmt ist, oder eine diesem Betrag im wesentlichen äquivalente Leistung zuführt, wobei

P (W) die zugeführte Leistung bezeichnet,

OC, ß und >⁴ Konstanten sind und

N (U/min) die Drehzahl der Rotationskolbenmaschine

sowie
B (mmllg) den Ansaugleitungsunterdruck bezeichnen.

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ORIGINAL IMSFECTED

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5. Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Temperaturbereich sich von 90O⁰C bis 111O°C erstreckt.

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