DE3408749C2

DE3408749C2 - Anordnung zum Regeln der Zündzeitpunkteinstellung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3408749C2
Application number: DE3408749A
Authority: DE
Inventors: Kouji Tokio/Tokyo Morikawa
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1983-03-12
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3408749A1; GB8406422D0; GB2138885B; FR2542380A1; FR2542380B1; JPS59168270A; US4488528A; GB2138885A

Abstract

Eine Anordnung zum Regeln der Zündpunkteinstellung eines Motors weist eine Sonde auf, die an der Wand eines Zylinders des Motors gegenüber dem Kolben in dem Zylinder vorgesehen ist. Eine Kapazitäts/Spannungs-Umsetzschaltung ist zum Messen des Kurbelwinkels des Motors durch die Kapazität zwischen der Sonde und der Oberseite des Kolbens und zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel vorgesehen, und eine zweite Schaltung ist zum Messen der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung in dem Zylinder durch Feststellen des Ionisationsstroms, der zwischen der Sonde und dem Zylinder fließt, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn die Geschwindigkeit sehr hoch ist, vorgesehen. Eine Zündpunkteinstellregelschaltung spricht auf das Ausgangssignal der Umsetzschaltung und der zweiten Schaltung an, um die Zündpunkteinstellung nachzustellen, um das Klopfen des Motors zu verhindern (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln der Zündzeitpunkteinstellung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Einstellung des Zündzeitpunktes wird entsprechend der Drehzahl des Motors vorgestellt, um die Motorleistung zu erhöhen. Bei einem zu weit voreilenden Zündzeitpunkt tritt jedoch ein Klopfen im Motor auf. Dieses Klopfen führt zu einer hohen Belastung des Motors und ist schädlich. Um das Klopfen zu verhindern, muß man Fühleinrichtungen zum Überwachen der Betriebsbedingungen - die das Klopfen verursachen - vorsehen und die Einstellung des Zündzeitpunktes entsprechend regeln. Man kann nun die Vibrationen des Motors abtasten, jedoch eignet sich dieser "Meßwert" nicht für eine exakte Regelung des Zündzeitpunktes.
Aus der DE-OS 24 43 413 ist eine "Regelanordnung" der eingangs genannten Art bekannt, jedoch dient diese tatsächlich nicht zur Regelung der Zündzeitpunkteinstellung, sondern regelt vielmehr das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemisches in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer Schaltung. Weiterhin sind beim bekannten Gegenstand zwei Sonden vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß das Intervall zwischen den beiden Ausgangssignalen eine Messung der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung zuläßt. Diese Anordnung ist aber kompliziert und teuer und ermöglicht nicht die notwendige Regelung der Zündzeitpunkteinstellung.
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gegenstand der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine exakte und dennoch kostengünstige Regelung des Zündzeitpunktes ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.
Es wird also mit der vorliegenden Erfindung der Kurbelwinkel durch die Kapazität zwischen der Oberseite des Kolbens und dem Zylinderkopf bestimmt. Während die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung im Zylinder durch Messen des Ionisationsstromes in der Flamme festgestellt wird. Somit wird derjenige Parameter, der das Klopfen verursacht, gemessen und der Einstellung des Zündzeitpunktes zugrunde gelegt. Auf diese Weise kann die Zündzeitpunkteinstellung exakt geregelt werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung der Erfindung,
Fig. 2 ein Bild einer Schaltung zum Messen des Kurbelwinkels eines Motors,
Fig. 3 ein Bild einer Schaltung zum Messen der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung und
Fig. 4 Darstellungen von Wellenformen an verschiedenen Stellen der Schaltung der Fig. 3.
Gemäß Fig. 1, die einen Teil eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zeigt, enthält der Motor einen Zylinder 1, einen Kolben 2, eine Verbrennungskammer 3, eine Zündkerze 4 und eine Sonde 5, die in die Verbrennungskammer 3 zu der Oberseite des Kolbens 2 vorragt. Die Sonde 5 bildet einen Kondensator zusammen mit der Oberseite des Kolbens zum Abtasten der Stellung des Kolbens 2, d. h. des Kurbelwinkels, und zum Abtasten der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung durch Messen des Ionisationsstroms, wie es nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.
Die Regelanordnung enthält eine Kurbelwellenmeßschaltung 8 mit einer Kapazitäts/Spannungs-Umsetzschaltung 6 und einer Formungsschaltung 7, eine Flammenausbreitungsgeschwindigkeitsmeßschaltung 9 und eine Zündzeitpunkteinstellregelschaltung 11, die auf die Ausgangssignale der Formungsschaltung 7und der Meßschaltung 9 anspricht. In den anderen Zylindern des Motors sind entsprechende Sonden 5 zur Abgabe von Signalen an die Regelanordnung vorgesehen.
Gemäß Fig. 2, die einen Teil der Kurbelwinkelmeßschaltung 8 zeigt, enthält die Schaltung eine Spule 12 und einen Oszillator 13, der mit der Sonde 5 und Erde verbunden ist, um einen LC-Resonanzkreis 14 zu bilden. Der LC-Resonanzkreis ist mit einem Ausgangsanschluß 17 über eine Diode 15 und ein Tiefpaßfilter 16 verbunden. Das Ausgangssignal an dem Anschluß 17 wird durch die Formungsschaltung 7 geformt und die Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal am oberen Totpunkt des Kolbens.
Gemäß Fig. 3, die eine Flammenausbreitungsgeschwindigkeitsmeßschaltung zeigt, werden Zündimpulse l an einen Eingangsanschluß 18 angelegt und die Impulse werden durch eine Formungsschaltung 21 mit einem Integrierkreis 19 und einem Transistor 20 geformt. Das Ausgangssignal der Formungsschaltung 21 wird an einen invertierenden Eingang eines Komparators 22 gegeben. Der nicht-invertierende Eingang des Komparators 22 wird mit einer Bezugsspannung über einen Widerstand 23 gespeist.
Andererseits sind zwischen den Zylinder 1 (als Erde) und die Sonde 5 Widerstände 25 und 25 a und eine Gleichstromquelle 24 in Reihe geschaltet, um eine Ionisationsstromabtastschaltung 26 zu bilden. Das Ausgangssignal der Abtastschaltung ist mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 27 verbunden. Der invertierende Eingang des Komparators 27 wird mit einer Bezugsspannung über einen Widerstand 28 gespeist. Der Ausgang des Komparators 22 ist mit dem Setzanschluß eines Flip-Flops 29 verbunden und der Ausgang des Komparators 27 ist mit dem Rücksetzanschluß des Flip-Flops verbunden. Der Ausgang des Flip-Flops 29 und der Ausgang eines Impulsgenerators 30 werden an ein UND-Verknüpfungsglied 31 geschaltet.
Wenn im Betrieb der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht, wird die Kapazität zwischen der Sonde 5 und der Oberseite des Kolbens 2 ein Maximum, so daß die Kapazitäts/Spannungs- Umsetzschaltung 6 ein Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 17 erzeugt, wie dies in Fig. 4 (a) gezeigt ist. Das Ausgangssignal wird durch die Formungsschaltung 7 geformt, um ein Signal zu erzeugen, das in Fig. 4 (b) gezeigt ist. Wenn ein Schwellwertpegel herabgesetzt wird, wird der Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt festgestellt. Kurbelwellensignale werden von allen Zylindern (z. B. vier Zylindern) die Zündzeitpunkteinstellregelschaltung 11 zugeführt. Die Zündzeitpunkteinstellregelschaltung erzeugt ein Zündsignal in Abhängigkeit von den Kurbelwinkelsignalen und der Motordrehzahl, wodurch die Zündzeitpunkteinstellung auf einen geeigneten Wert geregelt wird.
Andererseits treten die Zündimpulse l in Abhängigkeit von der Zündung auf und werden dem Eingangsanschluß 18 der Flammenausbreitungsgeschwindigkeitsmeßschaltung der Fig. 3 zugeführt. Die Zündimpulse werden in einen Impuls m durch die Formungsschaltung 21 geformt. Der Impuls m wird mit der Bezugsspannung durch den Komparator 22 verglichen, so daß ein geformter Zündimpuls n erzeugt wird. Der Impuls n wird dem Flip-Flop 29 zugeführt, um diesen zu setzen.
Wenn das Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Zylinder 1 durch die Zündimpulse entflammt, fließt ein Ionisationsstrom zwischen derSonde 5 und dem Zylinder 1 mit einer Wellenform o. Die Wellenform o wird in einen Impuls p durch den Komparator 27 umgesetzt. Der Impuls p bewirkt das Rücksetzen des Flip-Flops 29. Der Flip-Flop 29 erzeugt somit einen Ausgangsimpuls q mit einer Dauer zwischen dem Setzen durch den Impuls n und dem Rücksetzen durch den Impuls p. Das UND-Verknüpfungsglied 31 wird mit dem Ausgangssignal q und mit Taktimpulsen r gespeist, die durch den Impulsgenerator 30 erzeugt werden. Das UND-Verknüpfungsglied erzeugt demgemäß Impulse während der Dauer des Impulses q. Die Impulse werden durch einen Zähler 32 gezählt, so daß die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung festgestellt wird. Wenn die Geschwindigkeit so hoch ist, daß das Klopfen auftritt, ist die Dauer des Impulses q sehr kurz, was zu einer geringen Zahl von Ausgangsimpulsen des UND-Verknüpfungsglieds 31 führt. Die Bedingungen, die zum Klopfen des Motors führen, können somit durch das Ausgangssignal des Zählers 32 festgestellt werden. Die Zündzeitpunkteinstellregelschaltung 11 arbeitet, um die Zündzeitpunkteinstellung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Zählers 32 nachzustellen, um das Klopfen zu verhindern.

Claims

1. Anordnung zum Regeln der Zündzeitpunkteinstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Sonde (5), die an der Wand eines Zylinders des Motors gegenüber dem Kolben in dem Zylinder zum Feststellen des Ionisationsstroms angeordnet ist, und mit einer ersten Schaltung (9) zum Feststellen der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung in dem Zylinder durch Messen der Dauer zwischen dem Zündimpuls und dem Ausgangssignal der Sonde und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn die Geschwindigkeit sehr hoch ist, gekennzeichnet durch
eine zweite Schaltung (8) zum Messen des Kurbelwinkels des Motors durch die Kapazität zwischen der Sonde und der Oberseite des Kolbens und zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel und
eine Zündzeitpunkteinstellregelschaltung (11), die auf die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Schaltungen zum Nachstellen der Zündzeitpunkteinstellung anspricht, um das Klopfen des Motors zu verhindern.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung eine Kapazitäts/Spannungs-Umsetzschaltung und eine Formungsschaltung zum Formen des Ausgangssignals der Umsetzschaltung enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäts/Spannungs-Umsetzschaltung einen Resonanzkreis (14), der die Sonde enthält, und ein Tiefpaßfilter, das mit dem Resonanzkreis verbunden ist, um ein Wellenformausgangssignal zu erzeugen, aufweist.