DE2823711C2

DE2823711C2 - Verfahren und Anordnung zur Stabilisierung des Leerlaufdrehzahlwerts einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, deren Brennräumen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird

Info

Publication number: DE2823711C2
Application number: DE2823711A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 2000 Norderstedt Brüning; Istvan Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Geiger; Manfred Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Meyer; Klaus Dipl.-Ing. Dr. 3180 Wolfsburg Stamm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1983-04-28
Also published as: FR2427477B3; IT7923129A0; DE2823711A1; US4338899A; FR2427477A1; IT1120930B

Description

der Brennkraftmaschine und damit auch das Drehmoment derselben bis zu einem Maximum.

Dieser Tatbestand wird also bei dem bekannten Verfahren zur Stabilisierung der Leerteyfdrehzahl bei Schwankungen der äußeren Belastung ausgenutzt, wobei das bekannte Verfahren im übrigen im Leerlauf mit starker Spätzündung und zur Kompensation des damit verbundenen Leistungsverlusts mit einer Vergrößerung der Füllung der Brennräume arbeitet

Während es bei dem bekannten Verfahren nach den obigen Ausführungen um eine Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl bei Schwankungen der äußeren Belastung der Maschine geht, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine anzugeben, das im Leerlauf die Zuführung eines im Hinblick auf die Abgasemission günstigen mageren Kraftstoff-Luft-Gemischs gestattet, ohne daß nicht zu vermeidende Streuungen der Luftzahl, und zwar sowohl zeitliche Streuungen in dem einem der Zylinder zugeführten Gemischanteil als auch Streuungen zwischen den den verschiedenen Zylindern zugeführten Gemischanteilen, zu einem unrunden Lauf der Brennkraftmaschine oder gar einem Stillstehen derselben im Leerlaufbetrieb führen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Anordnung zur Durchführung desselben sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bezüglich der Patentansprüche 3 und 4 sei angemerkt, daß — in Wechselbeziehung zur Drosselklappenbetätigung — eine Abhängigkeit der Zündzeitpunkteinstellung von der Temperatur der Brennkraftmaschine aus der DE-AS19 33 507 bekannt ist.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Ursache für das Auftreten hoher Emissionen insbesondere von CO und HC in den interessierenden Betriebsbereichen der Fahrzeug-Brennkraftmaschinen in der bei bekannten Betriebsverfahren von Brennkraftmaschinen notwendigen Zuführung eines fetten Gemischs im Leerlaufbetrieb zu sehen ist; das zugeführte Gemisch kann sich, ausgehend von dem fetten Gemisch bei Leerlauf, in den Fahrbereich hinein nicht sprunghaft ändern. Wie F i g. 3 zeigt, in der über der Drehzahl η der Brennkraftmaschine der Mitteldruck p_m, aufgetragen ist und die Kurven « konstanter CO-Emission eingezeichnet sind, ergeben sich bei den bekannten Betriebsverfahren von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen in den durch Drehzahl und Mitteldruck gekennzeichneten unterschiedlichen Betriebszuständen, wie Leerlauf, Teillast und Vollast, so unterschiedliche Schadstoffemissionen, und zwar hohe Emissionswerte gerade in den interessierenden Betriebsbereichen.

Ein erstes Merkmal der Erfindung, die also die Verringerung der Schadstoffemissionen zum Ziel hat, besteht in der Zuführung eines sehr mageren Leerlaufgemischs, nämlich eines Gemischs mit so hoher Luftzahl λ, daß der Arbeitspunkt auf der den Mitteldruck p_m,über der Luftzahl λ wiedergebenden Kurve — siehe F i g. 4 — im Bereich der abfallenden Flanke derselben liegt. «> Das ist also identisch mit der Aussage, daß der Arbeitspunkt auf der abfallenden Flanke der Drehmomentkurve der Brennkraftmaschine liegt. Zur Erläuterung der Verhältnisse wird im folgenden außer auf F i g. 4 auch auf die bereits kurz behandelte F i g. 2 sowie den in F i g. 5 wiedergegebenen Zusammenhang zwischen Mitteldruck p_m, und Luftdurchsatz Ql eingegan-In allen drei Diagrammen ist durch den mit 1 bezeichneten Punkt das übliche Arbeitsverfahren bei Fahrzeug-Brennkraftmaschinen gekennzeichnet Es handelt sich also um die übliche Leerlaufeinstellung mit einem fetten Gemisch (kleine Luftzahl λ) und einem relativ kleinen Luftdurchsatz. Bei dieser Leerlaufeinstellung spielen die erwähnten zeitlichen Änderungen der Zusammensetzung der einzelnen Gemischanteile der Brennkraftmaschine für den Betrieb derselben keine Rolle. Diese — an sich günstige — Eigenschaft wird aber, wie gesagt erkauft mit relativ hohen Schadstoffanteilen in den Abgasen. Diese Verhältnisse liegen auch bei dem bekannten Verfahren nach der genannten Offenlegungsschrift vor, da die dort angesprochene Vergrößerung des Leerlaufluft-Drosselquerschnitts beim im Leerlauf auf sehr spät verlegtem Zündzeitpunkt keine grundsätzliche Änderung der Luftzahl Λ, sondern nur eine Änderung der Füllung bedeutet

Bei der Erfindung wird nun eine so große Luftzahl λ eingestellt daß sich gemäß F i g. 4 ein Arbeitspunkt 2 auf der abfallenden Flanke dieser Kurve ergibt Dies bedeutet eine Abnahme des Mitteldrucks, so daß jetzt die Brennkraftmaschine erheblich weniger Leistung erzeugt und auch dann, wenn der Kraftstoffanteil im Gemisch gerade noch zur Zündung ausreicht, die Gefahr besteht, daß bei den angeführten Schwankungen der Luftzahl die Maschine stehenbleibt

Wie F i g. 5 erkennen läßt, kann dieser Drehmomentverlust durch die Abmagerung des Leerlaufgemischs durch Erhöhung des Luftdurchsatzes Ql kompensiert werden; siehe auch dort den sich dann einstellenden Betriebspunkt 2.

Würde man den normalen Zündzeitpunkt im Leerlauf relativ früh legen, wie dies in F i g. 2 durch den Punkt 1 angedeutet ist so wäre eine gemäß dem Kurvenverlauf an sich mögliche Kompensation des Drehmomentverlusts, der gemäß dem Zusammenhang in F i g. 4 durch die Abmagerung des Leerlaufgemischs auftritt, durch Änderung des Zündwinkels «_a nämlich Verlegen des Zündzeitpunkts in Richtung Früher, nicht möglich, und zwar einerseits infolge der Lage dieses Punktes 1 in F i g. 2 nahe dem Maximum der Kurve und andererseits deshalb, weil bei weiterer Verlegung des Zündzeitpunkts in Richtung Früher der gewünschte Betrieb der Maschine nicht mehr gewährleistet wäre. Der den Betriebspunkten 2 in den Diagrammen nach F i g. 4 und 5 zugeordnete Betriebspunkt 2 in dem Diagramm nach F i g. 2 wäre bei dieser grundsätzlichen Zündzeitpunkt-Einstellung im Leerlauf also praktisch identisch mit Punkt 1.

Daher geht das erfindungsgemäße Verfahren aus von einem relativ spät liegenden Zündzeitpunkt, der in F i g. 2 bei 3 angedeutet ist. Er liegt nämlich eindeutig auf dem ansteigenden Ast der den Zusammenhang zwischen Mitteldruck und Zündzeitpunkt angebenden Kurve in F i g. 2.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß unter einem relativ spaten Zündzeitpunkt im Sinne der Erfindung nicht notwendigerweise, wie in der DE-OS 22 21 354, eine Spätzündung bezüglich OT zu verstehen ist, sondern daß unter »relativ spät« auch noch eine Vorzündung bezüglich OT fallen soll, also ein Winkel, der in F i g. 1 durch positive Zahlenwerte für ein unverbindliches Beispiel gekennzeichnet ist. Natürlich erfaßt die Erfindung auch ein Verfahren, bei dem die Grundeinstellung des Zündzeitpunkts auf Spätzündung (negative Abszissenwerte in F i g. 1) erfolgt.

Durch diese Wahl des Ausgangswertes des Zündzeit-

punkts im Leerlauf ist ein Regelhub für das erfindungsgemäße Verfahren gewonnen, denn nunmehr kann der Zündwinkel os._z in F i g. 2 bei Änderungen des Drehmoments der Brennkraftmaschine infolge der beschriebenen Schwankungen der Luftzahl zwecks Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl zwischen den Punkten 3 und 1 des Diagramms nach F i g. 2 geändert werden. Verständlicherweise können dadurch auch Schwankungen der äußeren Belastung der Brennkraftmaschine regelungstechnisch kompensiert werden, da auch diese sich in Drehzahländerungen im Leerlauf auswirken.

Die hiermit gemäß F i g. 2 verbundene Verringerung des Mitteldrucks p_m/ und damit des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments wird durch Erhöhung des Luftdurchsatzes Ql von 2 nach 3 in Fig.5 kompensiert.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun die Vorverlegung des Zündzeitpunkts bei absinkender Drehzahl der Brennkraftmaschine nach einem bestimmten Gesetz, nämlich linear mit einer Steigung, die gegeben ist durch den Quotienten aus einem Referenzwinkel und dem Sollwert der Leerlaufdrehzahl. Der Referenzwinkel (oder: Referenzzündwinkel) ist dabei definiert als der von der Anzahl . der Brennräume der Brennkraftmaschine abhängige Winkel zwischen aufeinanderfolgenden Zündimpulsgeber-Betätigungen. Im folgenden wird stets davon ausgegangen, daß als Impulsgeber ein Unterbrecherkontakt Verwendung findet Geht man von einem üblichen Viertakt-Kolbenmotor mit Fremdzündung aus, so erfolgt die Zündung jedes der Zylinder bei jeder zweiten Umdrehung der Kurbelwelle, d. h. alle 720° KW. Bei Verwendung nur eines Unterbrecherkontakts für die Zündung aller vier Zylinder der Brennkraftmaschine ergibt sich eine Betätigung dieses Kontakts alle 180° KW. Die Zeit zwischen zwei Kontaktbetätigungen wird als Referenzzeit, der Winkel zwischen zwei Kontaktbetätigungen wird als Referenzwinkel angegeben, und zwar stets bezogen auf den Sollwert der Leerlaufdrehzahl. Liegt in dem behandel- *o ten Zahlenbeispiel der Sollwert der Leerlaufdrehzahi bei 1000 U/min, so ergibt sich demgemäß eine Steigung

von 18° . Eine derartige lineare Regelkennli-

nie hat sich in Verbindung mit einem mageren Leerlaufgemisch als optimaler Kompromiß zwischen niedrigem Verbrauch, günstiger Abgasemission (vor allem CO und HC) sowie technischer Realisierung erwiesen. Eine entsprechende Anordnung, für die ein Ausführungsbeispiel im folgenden noch anhand der weiteren Figuren erläutert wird, braucht nämlich lediglich einen Zeitvergleich vorzunehmen und, sofern eine bestimmte Zeit überschritten, d. h. ein bestimmter Drehzahlsollwert unterschritten wird, eine lineare Vorver. igung des Zündzeitpunkts zu bewirken.

Die erwähnte Steigung im Sinne der oben gegebenen Definition ist also abhängig von dem vorgegebenen Sollwert der Leerlaufdrehzahl. Dies wiederum macht es möglich, den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende äußere Einflußgrößen, z. B. eine Maschinentemperatur, wie die Kühlmitteltemperatur, zu berücksichtigen. Dies kann entweder direkt durch Erfassung einer Maschinentemperatur oder indirekt dadurch geschehen, daß man den von einer Starteinrichtung beeinflußten Luftdurchsatz oder die Stellung einer Starteinrichtung meßtechnisch erfaßt Man kann dann sprunghaft oder kontinuierlich in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Temperatur zwischen zwei Sollwerten der Leerlaufdrehzahl wechseln, und zwar bei entsprechender Auslegung der Anordnung automatisch, wobei im Kaltstart ein größerer Sollwert für die Leerlaufdrehzahl Berücksichtigung findet als bei warmer Brennkraftmaschine. Regelungstechnisch bedeutet dies, daß beim Kaltstart eine flachere Regelkennlinie Verwendung findet als bei warmer Maschine.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß es nicht notwendigerweise das Starten der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflußt. Wie erläutert, führt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Absinken der Leerlaufdrehzahl zu einer Verlegung des Zündzeitpunkts in Richtung Früher, bis ein Stabilisierungseffekt auftritt, so daß die jeweilige Drehzahlverringerung auf einen von der jeweiligen Schwankung der Luftzahl bzw. der äußeren Belastung abhängigen kleinen Wert begrenzt wird. Damit können aber Werte für den Zündzeitpunkt auftreten, die abweichen von den für das Starten der Maschine optimalen Werten der Zündwinkel. Diesem Gesichtspunkt trägt die in Anspruch 2 behandelte Abschaltung der erfindungsgemäßen Vorverlegung des Zündzeitpunkts — und gegebenenfalls eine Abrechnung der grundsätzlichen Spätzündung bei Leerlaufbetrieb — Rechnung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in F i g. 6 dargestellt ist und dessen Impulsdiagramm in den F i g. 7,8 und 9 für verschiedene Betriebsfälle wiedergegeben ist Fig. 10 zeigt im einzelnen eine Ausbildung eines Teils der Schaltung nach F i g. 6 für den Fall einer temperaturabhängigen Umschaltung zwischen zwei vorgegebenen Sollwerten der Leerlaufdrehzahl, und Fig. 11 schließlich zeigt das Arbeitsdiagramm der gesamten Anordnung.

Bezüglich der Darstellung der einzelnen Schaltungsbauteile bzw. Schaltungsbausteine wird verwiesen auf die Schaltzeichen in »Elektronik« 1978, Heft 1, Seiten 85 ff. In der folgenden Beschreibung wird der Begriff »Spannungsimpuls« bzw. »Impuls« auch für Bereiche von zeitlichen Spannungsverläufen verwendet, in denen der Wert der Spannung Null ist, sofern die Dauer dieser Bereiche in der Schaltung ausgenutzt wird.

Betrachtet man F i g. 6, so zerfällt die dort dargestellte Anordnung in drei Schaltungsteile, nämlich die Auslöseschaltung 10, die Zeitvergleichslogik 11 und die Zündschaltung 12, die in diesem Ausführungsbeispiel einen an sich bekannten Aufbau besitzt

Betrachtet man zunächst die Auslöseschaltung 10, so enthält sie, wie für Zündeinrichtungen von Brennkraftmaschinen üblich, den von dem Unterbrechernocken 13 periodisch drehzahlabhängig betätigten Unterbrecherkontakt 14, der demgemäß ebenfalls periodisch durch Inversion aus Impulsen Uk gewonnene Spannungsimpulse U₂ an parallel geschaltete retriggerbare Zeitglieder 15,16 und 17 abgibt Diese Zeitglieder sind in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel durch monostabile Kipps tufen gebildet, jedoch können stattdessen auch Zähler Einsatz Finden. Die Leitung 18 dient als Sperrleitung zur Sperrung des Zeitglieds 16, wenn sich das Zeitglied 17 im stabilen Zustand befindet

Die in den Zeitgliedern 15 und 16 erzeugten Spannungsimpulse U3 und Ui haben eine Dauer, die dem zeitlichen Abstand Tsoii zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrecherkontakt-Betätigungen beim Sollwert /w der Leerlaufdrehzahl entspricht Dagegen liegt die Dauer T_m des in dem Zeitglied 17 erzeugten Spannungsimpulses i/2 bei dem Zeitwert der Zündzeit-

7 8

punkt-Vorverlegung, die bei der gewählten Steilheit der der Dauer T_m abgibt, wenn die Drehzahl unter einen

Regelkennlinie einem unterhalb des üblichen Leerlauf- Drehzahlwert n_m gesunken ist, der unterhalb des

bereichs liegenden minimalen Drehzahlwert n_m der eigentlichen Leerlaufdrehzahlbereichs liegt und dem die

Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Zeitdauer T_n, zwischen aufeinanderfolgenden Betäti-

Die. beiden Impulse bzw. Impulsfolgen UX und t/2 5 gungen des Unterbrecherkontakts 14 zugeordnet ist.

werden dem bistabilen Kippglied 19 zugeführt, dessen Die F i g. 7, 8 und 9 zeigen den zeitlichen Verlauf der

Ausgangsimpulse t/4 ebenso wie die Impulse U1 an die Spannungen an den verschiedenen in F ig. 6 gekenn-

UND-Schaltung 20 gelangen. Die Impulse t/4 gelangen zeichneten Punkten der in dieser Figur dargestellten

ebenso wie die Impulse t/3 ferner an das UND-Glied Schaltung, und zwar gelten folgende Drehzahlbedingun-

21, dessen Ausgangsimpulse t/7 auf einen Eingang des io gen:
UND-Glieds 22 gegeben werden. Der andere Eingang

dieses Glieds ist belegt mit Ausgangsimpulsen t/6 des Fig. 7:näs»//

UND-Glieds 23, dessen Eingängen die Impulse U₂ und F i g. 8: n_soii>n>n_m

die Ausgangsimpulse t/5 des UND-Glieds 20 zugeführt F i g. 9: n_m > η

werden. Am Ausgang des UND-Glieds 22 liegen bereits 15

die den jeweiligen Zündzeitpunkt bestimmenden impul- F i g. 7 entspricht also dem normalen Betriebsverhai-

se Ua vor, die aber über den Invertierer 25 invertiert als ten der Brennkraftmaschine in dem Drehzahlbereich, in

Impulse Ua dem ersten Transistor 25 des ferner den dem die erfindungsgemäße Regelung nicht einzusetzen

Transistor 26 enthaltenden Schaltverstärkers der braucht Dies bringt das Diagramm nach F i g. 7 deutlich

Zündschaltung 12 zugeführt werden. Das Vorhanden- 20 zum Ausdruck: Der Zündzeitpunkt, gekennzeichnet

sein des Invertierers 24 und des am Eingang der Logik durch den Blitz in dem Diagramm für Da, fällt

11 vorgesehenen Invertierers 27 bietet den Vorteil, daß zusammen mit der das öffnen des Kontakts 14 die Zeitvergleichslogik 11 gleichsam als eigenständiger wiedergebenden ansteigenden Flanke im Spannungs-Block zwischen Auslöseschaltung 10 und Zündschaltung verlauf Uk- Auch diese Flanke ist durch einen Blitz

12 eingefügt werden kann, da die Ausgangsimpulse Ü_A 25 symbolisiert. Nach dem oben Gesagten kann auch die dieselbe Polarität haben wie die Impulse Uk, die am Impulsspannung t/6 (über die Brücke 28) zur Durchfüh-Unterbrecherkontakt erzeugt werden. rung des Zündvorgangs der Zündschaltung 12 direkt

Wie durch die Brücke 28 im rechten Teil der zugeführt werden. Im Hinblick auf die eben gegebenen

Zeitvergleichslogik 11 angedeutet, ist es ferner möglich, Erläuterungen zur Auslegung der drei Zeitglieder 15,16

nur den unterhalb der Linie 29 dargestellten Teil dieser 30 und 17 sind diese wirkungslos; sie geben keine

Logik zu verwenden. Oberhalb der Linie 29 ist lediglich Impulssspannungen ab, befinden sich also — da

ein ergänzender Schaltungsteil wiedergegeben, der retriggerbar — in ihrem metastabilen Zustand,

dann Einsatz findet, wenn eine Zündvorrichtung mit Anders ist die Situation bei der F i g. 8 zugrundelie-

Schließwinkelsteuerung vorliegt Derartige Zündvor- genden Leerlaufdrehzahl, die gegenüber ihrem Sollwert

richtungen sind bekannt Bei ihnen wird das Anstehen 35 abgesunken ist aber noch im Leerlaufdrehzahlbereich

der Speisespannung für die Zündspule aus Gründen der liegt Hier setzt die erfindungsgemäße Regelung ein,

Vermeidung von Energieverlusten auf einen Wert denn die Zeitbedingung für die beiden Zeitglieder 15

begrenzt, der zur Aufladung der Spule ausreicht. Wie bei und 16 ist erfüllt Dagegen soll voraussetzungsgemäß

der folgenden Erläuterung der Erfindung anhand der die Drehzahl noch nicht auf einen Wert abgesunken

Fig.7, 8 und 9 noch dargelegt wird, bewirkt die 40 sein, der unterhalb des Leerlaufdrehzahlbereichs liegt

erfindungsgemäße Vorverlegung des Zündzeitpunkts so daß also der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden

bei absinkender Leerlaufdrehzahl eine Verkürzung der Betätigungen des Unterbrecherkontakts 14 noch kleiner

über den Schaltverstärker 25, 26 der Zündspule ist als der Wert T_Soil·

zugeführten Impulse. Da dies bei Zündvorrichtungen Ein Vergleich der Lage des wiederum durch einen mit Schließwinkelsteuerung insofern kritisch sein kann, « Blitz hervorgehobenen Zündzeitpunktes, gegeben als dann die ohnehin knapp bemessene Dauer des durch die ansteigende Impulsflanke in der Spannung Ü_A Anstehens der Spannungsimpulse an der Zündspule (oder auch in der Spannung t/6), mit der ebenfalls durch noch weiter verringert wird, sorgt die oberhalb der einen Blitz hervorgehobenen ansteigenden Impulsflan-Linie 29 wiedergegebene Teilschalrang der Zeitver- ke in der Spannung Uk läßt ohne weiteres erkennen, daß gleichslogik 11, die demgemäß auch als Zusatzlogik 50 der tatsächliche Zündzeitpunkt gegenüber dem Zeitbezeichnet werden kann, für eine zumindest annähernde punkt der Kontaktbetätigung in Richtung Frühzündung Konstanz der Zeitdauer des Anlegens der Ladespan- verlegt also vorgezogen, ist
nung an der Zündspule. Bei dieser Sachlage sind die negativen Impulse in der

Von den drei Zeitgliedern 15, 16 und 17 sind die Spannung t/5 nichts anderes als die zu den positiven beiden erstgenannten so ausgelegt daß sie nur dann & Impulsen der Spannung t/l gegenphasigen Impulse. Impulsspannungen t/3 bzw. Ui abgeben, wenn der Die negativen Impulse in der Spannung t/6, deren Istwert der Leerlaufdrehzahl unter den Sollwert Endflanken die Zündzeitpunkte definieren, werden vom gesunken ist also der Abstand zwischen Betätigungen UND-Glied 23 während des gleichzeitigen Vorbandendes Unterbrecherkontakts 14 den zugehörigen Zeitwert seins der positiven Impulse in den Spannungen U₂ und Tsoii überschreitet Während das Zeitglied 16 dann «> t/5 erzeugt Ein Vergleich mit dem Spannungsverlauf Impulse der Dauer Tsoii abgibt die mit der abfallenden t/6 in Fi g. 7 zeigt daß das Vorziehen des Zündzeit-Flanke der positiven Impulse der Spannung U₂ punkts auf Kosten der zur Aufladung der Zündspule zur beginnen, fangen die negativen Impulse der Dauer 7s,// Verfügung stehenden Zeit t erfolgt Damit bei einer der Spannung t/3 bei dieser Drehzahlbedingung mit Zündvorrichttang mit Schließwinkelsteuerung hier keine der ansteigenden Flanke der positiven Impulse der 65 Schwierigkeiten durch unvollständige Aufladung der Spannung t/_zan. Zündspule entstehen, wird bei der in F i g. 6 dargestell-

Das Zeitglied 17 dagegen ist so aufgelegt daß es erst ten Ausführungsform der Erfindung durch die oberhalb

dann eine Impulsspannung t/2 mit positiven Impulsen der Linie 29 dargestellte Zusatzlogik dieser Verkürzung

der Zeitdauer t dadurch vorgebeugt, daß die in dem Diagramm für i/6 in Fig.8 mit a bezeichnete Impulsflanke ebenfalls vorgezogen wird. Dies wird im wesentlichen mittels des Zeitglieds 15 erreicht, wobei dieses im Verhältnis zu dem Zeitglied 16 so ausgelegt ist, daß beim Zeitglied 15 der Ablauf der Zeit Zs₀// mit der abfallenden Flanke der positiven Impulse der Spannung U_z, dagegen beim Zeitglied 16 der Ablauf dieser Zeit durch die Anstiegsflanke der positiven Impulse der Spannung U₂ ausgelöst wird. Dem UND-Glied 22 werden die Spannungen i/6 und t/7 zugeführt, von denen die letztere das negative Abbild der Spannung i/3 ist, so daß zum Aufladen der Zündspule gemäß dem Zeitdiagramm für die Spannung Da eine Zeit t' zur Verfügung steht, die so groß wie die Zeitdauer der Impulse der Spannung £4 ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.9 schließlich liegt eine so niedrige Drehzahl der Brennkraftmaschine vor, daß es sich nur um das Abschalten oder den Start der Maschine handeln kann, nicht aber um einen Leerlaufbetrieb, bei dem die erfindungsgemäße Drehzahlregelung wirksam sein muß. In der Regel wird es sich um den Start der Maschine handeln, für den eine andere Einstellung des Zündzeitpunkts optimal ist als im Leerlaufbetrieb. Aus diesem Grunde wird jetzt durch Ansprechen des Zeitglieds 17 eine Impulsspannung U2 erzeugt, die über die Leitung 18 das Zeitglied 16 sperrt sowie das bistabile Kippglied 19 umschaltet, so daß die bisher positive Spannung UA an dem einen Eingang des UND-Glieds 20 weggeschaltet wird. Damit steht am Ausgang dieses UND-Glieds eine positive Gleichspannung t/5, und die Ausgangsspannung (76 des UND-Glieds 23 ist — nach einer Übergangsphase — ein Abbild der durch die Betätigung des Unterbrecherkontakts 14 gewonnenen Impulsspannung Uk- Zwar spricht wiederum das Zeitglied 15 in der Zusatzlogik oberhalb der Linie 29 an, aber infolge Wegschaltung der Spannung t/4, die dem einen Eingang des UND-Glieds 21 zugeführt wird, gelangen die Impulse der Spannung t/3 nicht in die Spannung t/7, und die Spannungen O_A bzw. Ua sind zeitliche Abbilder der Spannung t/6.

In Fig. 10 sind nochmals die Auslöseschaltung 10 sowie die Zeitglieder 15, 16 und 17, hier unter Herauszeichnen ihrer zeitbestimmenden Schaltungselemente 30 bis 35 ^RC-Kombinationen), wiedergegeben. Wie bereits eingangs erläutert, ist es zweckmäßig, nicht von einer einzigen Solldrehzahl bei allen möglichen Temperaturen der Brennkraftmaschine auszugehen, sondern beim Kaltstart einen höheren Wert der Solldrehzahl vorzugeben als bei warmer Maschine.

Zu diesem Zweck sieht die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. !0 in der. Basiskreiser. vor. Schalttransistoren 56, 37 und 38 den beispielsweise die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine erfassenden Thermoschalter 40 vor, der bei niedrigen Temperaturen die Transistoren durchschaltet und demgemäß in die frequenz- bzw. zeitkonstantenbestimmenden Kreise der Zeitglieder 15, 16 und 17 jeweils einen weiteren Widerstand 41, 42 bzw. 43 einschaltet, der schaltungsmäßig eine Verringerung der vorgegebenen Zeit 7i_o//bewirkt.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß den Fig.6 und 10 läßt sich anhand des Diagramms nach

ίο F i g. 11 wie folgt zusammenfassen:

In F i g. 11 ist der Zündwinkel oc_z über der Drehzahl η aufgetragen, wobei die Drehzahl in die drei Bereiche I für Start, II für Leerlauf und III für Fahrbetrieb unterteilt ist.

Geht man vom Schubbetrieb aus, betrachtet man also den Fall absinkender Drehzahl, so gilt zunächst der Kurvenast 50, bis schließlich der Sollwert der Leerlaufdrehzahl /J₁₀// erreicht ist. Jetzt setzt die erfindungsgemäße Drehzahlregelung durch Vorziehen des Zündzeitpunkts gemäß Kurvenast 51 ein, wobei dieser Kurvenast — eine Gerade mit der Steigung β — gemäß dem Doppelpfeil nicht nur im Sinne einer Vergrößerung des gegen OT gemessenen Zündwinkels λ_λ sondern bei entsprechender Zunahme der Leerlaufdrehzahl auch in entgegengesetzter Richtung durchlaufen wird.

Bei unterhalb des Leerlaufbereichs II liegender Drehzahl, also bei einer Drehzahl unterhalb eines Minimalwerts n_m dem in dem Diagramm nach F i g. 9 die Zeit T_n, zugeordnet ist, erfolgt durch Wirksamwerden des Zeitglieds 17 in der beschriebenen Weise die Abschaltung der erfindungsgemäßen Regelung und damit die Umschaltung auf einen Zündzeitpunkt bzw. eine Zündzeitpunktkurve 52, die optimal für das Starten der Brennkraftmaschine ist

Die bisherigen Betrachtungen galten für eine warme Brennkraftmaschine. Beim Kaltstart wird, wie anhand Fig. 10 beschrieben, eine höhere Leerlaufdrehzahl sollwertmäßig zugrundegelegt Das bedeutet, daß bereits beim Absinken der Drehzahl π bis auf einen höheren Sollwert η'χ,ιι das Vorziehen des Zündzeitpunkts gemäß Kurvenast 51' beginnt, der eine kleinere Steigung ß' als die Gerade 51 hat

Wie aus diesen Erläuterungen ersichtlich, gestattet die Erfindung die Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zumindest mit vertretbarem Aufwand an Schaltungselementen. Daher wäre es grundsätzlich auch möglich, im Bedarfsfalle mit mehr als zwei Sollwerten der Leerlaufdrehzahl zu arbeiten.

Auf den Aufbau der Zeitglieder und der UND-Glieder brauchte in der Beschreibung nicht eingegangen zu werden, da hierfür handelsübliche integrierte Schaltungen. z.B. Valvo HEF 4528B bzw. HEF 4011/12 P, verwendet werden können.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Stabilisierung des Leerlaufdrehzahlwerts einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, deren Brennräumen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, auf einen Sollwert der Leerlaufdrehzahl, wobei zur Stabilisierung des Istwerts der Leerlaufdrehzahl der Zündzeitpunkt, ausgehend von einem spaten Zündzeitpunkt, bei Verringerung des Istwerts der Leerlaufdrehzahl vorverlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Brennräumen im Leerlauf ein Gemisch so hoher Luftzahl zugeführt wird, daß der Arbeitspunkt (3) aut der den mittleren indizierten Druck (p„J) in den Brennräumen der Maschine fiber der Luftzahl (A) wiedergebenden Kurve, die einen bis zu einem Maximalwert, stetig ansteigenden und dann stetig abfallenden Verlauf besitzt, im Bereich der abfallenden Flanke derselben liegt, und daß der Winkel der bei Absinken des Istwerts der Leerlaufdrehzahl (n) unter ihren Sollwert (n„0) einsetzenden Vorverlegung des Zündzeitpunkts bei absinkender Drehzahl (nj annähernd linear mit einer Steigung zunimmt, die gegeben ist durch den Quotienten aus einem Referenzwinkel und dem Sollwert fn«,//) der Leerlaufdrehzahl, worin der Referenzwinkel der von der Anzahl der Brennräume abhängige Winkel zwischen drehzahlabhängig aufeinanderfolgenden Betätigungen eines Zündimpulsgebers ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verringerung der Drehzahl (n) auf einen unterhalb des Leerlaufdrehzahlbereichs (U) liegenden, von der Maschine nur beim Starten durchlaufenden Drehzahlwert (n_m) die Vorverlegung des Zündzeitpunkts zugunsten einer für das Starten optimalen Zündzeitpunkteinstellung aufgehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Vorverlegung des Zündzeitpunkts von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine abhängt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kaltstart-Temperatur die Steigung durch einen größeren Sollwert (n'_soil) der Leerlaufdrehzahl ^bestimmt wird als bei warmer Maschine.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zündimpulsgeber (14) und eine Zündspule eine Zeitvergleichslogik (11) geschaltet ist mit einem in Abhängigkeit von durch Betätigung des Zündimpulsgebers (14) erzeugten ersten Impulsen (U₂) angesteuerten ersten Zeitglied (16) nach Art einer monostabilen Kippstufe oder eines Zählers mit derart gewählter Zeitkonstante, daß es nur bei solchen zeitlichen Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen des Zündimpulsgebers (14), die größer sind als dem Sollwert (n_soii) der Leerlaufdrehzahl entspricht, zweite Impulse (Ui) mit zeitlichen Flankenabständen (Tsoii), die dem Sollwert (n_soi) der Leerlaufdrehzahl entsprechen, an nachgeschaltete logische Schaltungsglieder (19, 20, 23) abgibt zur Auslösung von Zündimpulsen.

6. Anordnung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den ersten Impulsen (U₂) ein zweites Zeitglied (17) nach Art einer monostabilen

Kippstufe oder eines Zählers angesteuert wird mit derart gewählter Zeitkonstante, daß es nur bei solchen zeitlichen Abständen (T_m) zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen des Impukgebers (14), die größer sind als dem Drehzahlwert (n_m) entspricht, dritte Impulse (U 2) mit zeitlichen Flankenabständen (T_n,), die dem Drehzahlwert (n_m) entsprechen, erzeugt, die einem Sperreingang des ersten Zeitglieds (16) und dem Setz-Eingang eines bistabilen Kippgliedes (19) zugeführt werden, dessen Rücksetz-Eingang mit dem Ausgang des ersten Zeitglieds (16) in Verbindung steht und dann vierte Impulse (UA) erzeugt, die eine die ersten, zweiten und vierten Impulse (U₂, Ul, i/4) verknüpfende Schaltung (20, 23) für die ersten Impulse (U₂) durchschalten.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den ersten Impulsen (U₂) ein drittes Zeitglied (15) nach Art einer monostabilen Kippstufe oder eines Zählers angesteuert wird mit der gleichen Zeitkonstante wie das erste Zeitglied (16), wobei jedoch die Ansteuerung der beiden Zeitglieder (15, 16) durch unterschiedliche Flanken (Anstiegsflanken, abfallende Flanken) erfolgt und daß von dem dritten Zeitglied (15) erzeugte fünfte Impulse (U3) mit zeitlichen Flankenabständen (T₁₀/;), die dem Sollwert der Leerlaufdrehzahl fn«,//) entsprechen, wie auch die mittels der anderen Zeitglieder (16,17) erzeugten Impulse (Ui, i/4) und die ersten Impulse (U₂) einer Verknüpfungsschaltung (20,21,22,23) zur Erzeugung sechster Impulse (Ua) zugeführt werden, deren Tastverhältnis gleich demjenigen der ersten Impulse (U₂) ist

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Zeitglieder (15,16, 17) ihre Zeitkonstanten bestimmende Schaltungen (30, 31; 32, 33; 34, 35) aufweisen, in die weitere zeitkonstantenbestimmende elektrische Schaltungsteile (41, 42, 43) mittels temperaturabhängig betätigter Schalter (36, 37, 38, 40) zur Vorgabe unterschiedlicher Sollwerte (η_Μιι, n'_soi!) der Leerlaufdrehzahl bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine einschaltbar sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der DE-OS 22 21 354, FO2p, 5/04, zum Zwecke der Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine beim Auftreten von positiven Änderungen einer äußeren Belastung, wie sie beispielsweise durch eine hydraulische Lenkhilfe gegeben ist, bekannt. Dieses bekannte Verfahren geht aus von der aus dem Diagramm der Fig. 1, in der die relative

Drehzahl über dem Zündwinkel <x_z wiedergegeben

Raver

ist ersichtlichen bekannten Tatsache, daß bei Änderungen des Zündwinkels in Richtung auf Vorverlegung des Zündzeitpunkts die Drehzahl zunächst ansteigt, bis bei einem relativ großen positiven Zündwinkel, bezogen auf OT, also bei einer starken Vorzündung, ein Maximum der Drehzahl auftritt. Wie Fig.2 hinsichtlich der Tendenz zeigt, wächst mit zunehmender Vorzündung der mittlere indizierte Druck p_m, in den Brennräumen