Einrichtung zum Verstellen des Zündzeitpunktes von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen des Zündzeitpunktes von Brennkraftmaschinen mit einer Vorrichtung zur Vor- und Zurückverlegung des Zündzeitpunktes.
Bei Brennkraftmaschinen sind zwei Arten von Zündzeitpunktverstelleinrichtungen bekannt. Bei der einen Art handelt es sich um Unterdruckverstelleinrichtungen, die die Änderungen der Brenngeschwindigkeit unterschiedlicher Brennstoff-Luft-Gemische ausgleicht, so dass der Zündzeitpunkt in dem Maschinenzyklus für Spargemische früher liegt als für schnellbrennende Gemische. Im allgemeinen wird eine Zündzeitpunktverstellung mittels einer Membran/Feder Anordnung erreicht, die an der Unterbrecherkontaktplatte des Verteilers befestigt ist. Die Membran wird vom Ansaugunterdruck betätigt. Bei der anderen Vorrichtungsart wird die zunehmende Maschinengeschwindigkeit ausgeglichen. Bei solchen Vorrichtungen ist ein Gewicht an dem Unterbrechemocken am Verteiler befestigt.
Das Gewicht wird durch die Änderung der Zentrifugalkraft betätigt, um den Zündzeitpunkt durch Änderung der Winkellage des Unterbrechernockens relativ zu der Antriebswelle vor- oder zurückzuverle- gen. Da aber ein optimaler Zündzeitpunkt von dem komplizierten Zusammenwirken mehrerer Faktoren, z. B. der Gaspedalstellung, der Maschinengeschwindigkeit, des Luft/Brennstoffmischungsverhältnisses, des Kompressionsverhältnisses und der Art des Brennstoffs, abhängt, ergeben die oben beschriebenen automatischen Zündzeitpunktverstelleinrichtungen nur eine teilweise Anpassung an sich ändernde Maschinenparameter.
Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der Änderung des Maschinendrehmoments M in Bruchteilen von maximalen Drehmoment Mmax als Funktion der Verstellung des Zündzeitpunktes Pz entsprechend abfallenden und ansteigenden Werten von der maximalen Maschinenleistung in einem Maschinenzyklus bei einer gegebenen Geschwindigkeit Für jede Geschwindigkeit ergibt sich im wesentlichen der gleiche Kurvenverlauf, jedoch ändert sich die Lage des maximalen Drehmoments auf der Kurve mit der sich ändernden Geschwindigkeit, Die bekannten selbsttätigen Zündzeitpunktverstelleinrichtungen können sich der Verschiebung des maximalen Drehmomentes nicht völlig anpassen, und folglich ergibt der erreichbare Zündzeitpunkt nicht bei allen Geschwindigkeiten das maximale Drehmoment (maximale Leistung).
Dies ist in Fig. 2 veranschaulicht, wo eine Anzahl von Zündzeitpunktverstellkurven Zt, Z2, Z,..., von denen eine in Fig. 1 dargestellt ist, einer typischen Drehmoment-Geschwindigkeitskennlinie überlagert sind, die als ausgezogene Linie gezeigt ist. Die Drehmoment/Geschwindigkeitskennlinie der Fig. 2 gilt für einen typischen Motor, der mit einer der oben beschriebenen, bekannten Zündzeitpunktverstelleinrichtungen arbeitet. Es ist ersichtlich, dass das Drehmoment M sehr stark von der Grösse abhängt, um die der Zündzeitpunkt Pz von der optimalen Verstellung bei einer bestimmten Geschwindigkeit V des Motors verschieden ist.
Wenn eine Zündzeitpunktverstelleinrichtung verfügbar wäre, die den Zündzeitpunkt so einstellen würde, dass ein maximales Drehmoment bei jeder Motorgeschwindigkeit erreicht würde, wäre das von dem Motor abgegebene Drehmoment über seinen gesamten Geschwindigkeitsbereich wesentlich grösser, wie die in Fig. 2 gestrichelte Kurve Mv aufgrund der Einrichtung verdeutlicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündzeitpunktverstelleinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Fahrzeugmotoren, zu schaffen, die insbesondere die Lage des Zündzeitpunkts so ändert, dass ein maximales Drehmoment erreicht wird und dass dadurch die Maschine in die Lage versetzt wird, bei allen Geschwindigkeiten mit maximalem Drehmoment zu arbeiten.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch einen die Zündzeitverstellvorrichtung steuernden Strömungskonverter, der entsprechend einer Eingangsimpulsfolge zwischen zwei stabilen Zuständen wech selt und von einer kontinuierlichen Folge von Arbeitsimpulsen und abgegebenen Drehmomentänderungsimpulsen eines bestimmten, die Zu- oder Abnahme des Drehmomentes der Brennkraftmaschine anzeigenden Vorzeichens gesteuert ist, wobei ein Drehmomentänderungsimpuls mit einem entgegengesetzten Vorzeichen die Arbeitsimpulsfolge sperrt.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Austrittskanal des die Arbeitsimpulsfolge abgebenden Strömungsoszillators und dem Eingangskanal des Konverters ein die Arbeitsimpulsfolge übertragendes Strömungsgatter geschaltet, das an seinem Steuereingangskanal auf Drehmomentzunahme anzeigende Impulse zur Umschaltung der Arbeitsim Impulsfolge an einen mit dem Konverter nicht verbundenen Ausgangskanals des Strömungsgatters anspricht.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Strömungsgenerator zur Erzeugung von dem Eingang des Konverters zugeleiteten, Drehmomentabnahme anzeigenden Impulsen vorgesehen, welcher auf die den Drehmomentabnahmen entsprechenden Strömungsdrücke anspricht.
Dem Strömungsgenerator und dem tÇbertragungs- gatter kann ein Strömungsverstärker vorgeschaltet und dem Konverter ein Strömungsverstärker nachgeschaltet sein.
Eine Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung kann auch zur Erzielung eines maximalen Werts eines dem Drehmoment des Motors entsprechenden Parameters verwendet werden, der von den Änderungen eines anderen, dem Zündzeitpunkt entsprechenden Parameters abhängt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine graphische Darstellung einer Motor drehmoment/Zündzeitpunkt-Kennlinie für eine bestimmte Motorgeschwindigkeit,
Fig. 2 eine graphische Darstellung mit mehreren Motor/Drehmoment/Geschwindigkeits-Kennlinien, aus denen die ideale Kennlinie und die mittels der bekannten Zündzeitpunktverstelleinrichtungen erreichbare Kennlinie hervorgeht, und
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Zündzeitpunktverstelleinrichtung gemäss der Erfindung.
In Fig. 3 ist eine Zündzeitpunktverstelleinrichtung dargestellt. Sie besitzt einen Strömungsoszillator 11.
der z.B. nach der in der US-Patentschrift 3 185 166 gezeigten Weise aufgebaut ist und eine kontinuierliche Folge von Ausgangsimpulsen mit niedriger Frequenz an den Ausgangskanal 13 abgibt. Eine Arbeitsströmung Pf ist an die Eingangsdüse 15 des Oszillators 11 angeschlossen.
Die Arbeitsströmung der Düse 15 ist normalerweise auf den Ausgangskanal 17 des Oszillators 11 gerichtet. Das von dem Ausgangskanal 17 aufgenommene Strömungsmittel wird über einen Rückkopplungsweg zu einer Steuerdüse 19 des Oszillators 11 zurückgeleitet, um die Arbeitsströmung in den Ausgangskanal 13 abzulenken. Als Folge davon verschwindet die rückgeführte Strömung an der Steuerdüse 19 und die Arbeitsströmung kehrt zu dem Ausgangskanal 17 zurück. Dieser Schwingungszyklus wiederholt sich fortwährend, so dass eine Folge von Impulsen am Ausgangskanal 13 erzeugt wird. Der Ausgangskanal 13 des Oszillators 11 ist an die Eingangsdüse 23 eines Strömungsübertragungsgatters 21 angeschlossen. Das Über- tragungsgatter 21 kann von der in Fig. 4 der US Patentschrift 3 286 086 gezeigten Art sein.
Die der Eingangsdüse 23 des Gatters 21 zugeführte Strömung tritt normalerweise aus dessen Ausgangskanal 25 aus, wenn nicht die Steuerdüse 29 des Übertragungsgatters 21 einen Steuerstrom erhält, der die Strömung von dem Ausgangskanai 25 zu dem Ausgangskanal 27 ablenkt. Daher wird die Impulsfolge, die an dem Ausgangskanal 13 des Oszillators 11 erzeugt wird, durch das Obertragungsgatter 21 über dessen Ausgangskanal 25 weitergegeben, wenn der Steuerdüse 29 keine Steuerströmung zugeführt wird.
Der Ausgangskanal 25 des Übertragungsgatters 21 ist an den Eingangskanal 33 eines Strömungsimpulskonverters 31 angeschlossen, der z. B. von der in der US-Patentschrift 3 001 698 gezeigten Art sein kann.
Der Impulskonverter 31 hat zwei stabile Zustände, in denen eine Strömung an einen der zwei Ausgangskanäle 35 und 37 abgegeben wird. Der Zustand des Konverters 31 wechselt in Abhängigkeit von der Zuführung von aufeinanderfolgenden Strömungsimpulsen an der Eingangsdüse 33. Die Ausgangskanäle 35 und 37 des Impulskonverters 31 sind an Steuerdüsen 43 und 45 eines bistabilen Strömungselementes 41 angeschlossen. Das bistabile Element 41 kann z. B. von der in der US-Patentschrift 3 225 780 gezeigten Art sein.
Eine Arbeitsströmung P+ an einer Eingangsdüse 47 des bistabilen Elementes tritt aus dem Ausgangskanal 48 aus, wenn der einen Steuerdüse 43 des bistabilen Strömungselementes 41 ein Strömungssignal zugeführt worden ist. Die Arbeitsströmung tritt dagegen aus dem Ausgangskanal 49 aus, wenn der anderen Steuerdüse 45 des bistabilen Strömungselementes 41 ein Strömungssignal zugeführt worden ist. Das bistabile Element 41 erzeugt daher Strömungssignale an den Ausgangskanälen 48 und 49, die gegenüber den Strömungssignalen an den Ausgangskanälen 35 bzw. 37 des Impulskonverters 31 versärkt sind.
Die Ausgangskanäle 48 und 49 des bistabilen Elementes 41 leiten ihre Strömungssignale zu einem Zylinder 51 an gegenüberliegenden Seiten eines in dem Zylinder verschiebbaren Kolbens 53. Eine Kolbenstange 55 an dem Kolben 53 dient zur Verstellung des Zündzeitpunktes, an dem nicht dargestellten Zündverteiler. Die Richtung der Verschiebung des Kolbens 53 bestimmt, ob der Zündzeitpunkt vor- oder zurückverlegt werden soll. Somit wird die Richtung der Verschiebung des Kolbens 53 durch die Druckdifferenz an den Ausgängen des bistabilen Elementes 41 bestimmt.
Der Motor 61 stützt sich in einem Gehäuse auf den Rahmen eines Fahrzeugs oder einer anderen motorbetriebenen Einrichtung über Federn 63 ab. Um die Zuoder Abnahme des Motordrehmoments feststellen zu können, greift an den Motor 61 ein tXbertragungsele- ment 65 an, das bei zunehmendem Drehmoment des Motors entsprechend der Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn und bei abnehmendem Drehmoment im Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Drehbewegung des Über- tragungselementes 65 wird über einen Hebel 67 auf einen Membrankolben 69 übertragen, der in einem Gehäuse 71 angeordnet ist. Zwei Strömungskanäle 73 und 75 stehen mit dem Inneren des Gehäuses 71 zu beiden Seiten des Membrankolbens 69 in Verbindung.
Eine Bewegung des Membrankolbens in dem Gehäuse 71 erzeugt in den Strömungskanälen 73 und 75 eine Druckdifferenz, die positiv oder negativ ist, je nachdem ob das Motorendrehmoment zu- oder abnimmt. Bei einem zunehmenden Drehmoment dreht sich der Motor in Fig. 3 im Gegenuhrzeigersinn und der Membrankolben 69 wird in dem Gehäuse 71 nach oben bewegt. Folglich tritt ein zunehmender Druck in dem Strömungskanal 73 und ein abnehmender Druck in dem Strömungskanal 75 auf. Bei einem abnehmenden Drehmoment bewegt sich die Membran 69 in Fig. 3 nach unten und erzeugt einen zunehmenden Druck im Strömungskanal 75 und einen abnehmenden Druck im Strömungskanal 73.
Die Strömungskanäle 73 und 75 sind jeweils an gegenüberliegende Steuerdüsen S3 und 85 eines proportionalen Strömungsverstärkers 81 angeschlossen. Der Verstärker 81 kann z. B. von der in der US-Patentschrift 3 275 013 gezeigten Art sein. Eine Arbeitsströmung P + wird der Eingangsdüse 87 des Verstärkers 81 zugeführt. Die Arbeitsströmung wird entsprechend der veränderbaren Druckdifferenz an den Steuerdüsen 83 und 85 mehr oder weniger in einen der Ausgangskanäle 88, 89 abgelenkt, wobei die Ausgangssignaldrücke in den Ausgangskanälen 88, 89 gegenüber den Steuersignaldrücken an den Steuerdüsen 83, 85 proportional verstärkt sind. Der Ausgangskanal 88 des Verstärkers 81, der bei zunehmendem Drehmoment ein Ausgangssignal mit zunehmendem Druck abgibt, ist an die Steuerdüse 29 des Übertragungsgatters 21 angeschlossen.
Der Ausgangskanal 89 des Verstärkers 81, der bei abnehmendem Drehmoment ein Ausgangssignal mit zunehmendem Druck abgibt, ist an die Eingangsdüse 93 eines Strömungsimpulsgenerators 91 angeschlossen. Der Impulsgenerator 91 kann z. B. von der in Fig. 2 der US-Patentschrift 3 266 510 gezeigten Art sein. Der Ausgangskanal 89 des Verstärkers 81 ist ausserdem an eine Steuerdüse 95 des Strömungsimpuisge- nerators 91 über eine Verzögerungsleitung 94 angeschlossen. Die Verzögerungsleitung 94 verzögert die Zuführung eines Strömungssignals zu der Steuerdüse 95 gegenüber der Zuführung des Strömungssignals vom Ausgang 89 zu der Eingangsdüse 93 um eine bestimmte Zeitspanne, die durch die Länge der Leitung 94 bestimmt ist. Bei der Zuführung des Strömungssignals zu der Eingangsdüse 93 wird ein Arbeitsstrom erzeugt, der aus dem Ausgangskanal 97 austritt.
Nach der bestimmten Verzögerungszeit erscheint das Strömungssignal als Steuerstrom an der Steuerdüse 95, um die Arbeitsströmung zu dem Ausgangskanal 99 zu lenken. Der Ausgangskanal 87 des Impulsgenerators 91 ist an den Eingangskanal 33 des Impulskonverters 31 angeschlossen.
Im Betrieb erzeugt der Oszillator 11, der auf einer relativ niedrigen Frequenz arbeitet, die durch die Über- tragungszeit der Strömung von dem Ausgangskanal 17 zu der Steuerdüse 19 bestimmt ist, eine Folge von Strömungsimpulsen, um die Zündzeitpunktverstelleinrichtung in der als Suchbetriebsart bezeichneten Betriebsart des Systems zu betreiben. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Drehmoment des Motors sich nicht ändert und somit in den Strömungskanälen zu dem Verstärker 81 keine Druckänderungen auftreten.
Es erscheint somit kein Signal an der Steuerdüse 29 des Übertragungsgatters 21, so dass die Impulsfolge durch das Übertragungsgatter 21 zu dem Impulskonverter 31 weiter gegeben wird, der gemäss der Frequenz des Oszillators zu einem Hin- und Herschalten des Konverters und somit zu einem Vor- und Zurückverlegen des Zündzeitpunktes führt.
Wenn der Zustand, in den der Konverter 31 und damit das bistabile Element 41 in Abhängigkeit von einem ersten Steuerimpuls geschaltet wird, derart ist, dass die Änderung des Zündzeitpunkts eine Abnahme des Maschinendrehmoments erzeugt, bewirkt das abnehmende Drehmoment eine Abwärtsbewegung der Membran 69 in der Kammer 71, wodurch ein Ausgangssignal an dem Ausgangskanal 89 des Verstärkers 81 erzeugt wird. Dieses Ausgangssignal wird von dem Impulsgenerator 91 in einen Impuls umgewandelt und dieser Impuls wird dem Impulskonverter 31 zugeführt, der das bistabile Element 41 veranlasst, seine Ausgangssignale umzukehren, so dass auch die Richtung der Bewegung des Kolbens umgekehrt wird. Dadurch wird ein Drehmomentzunahmesignal erzeugt, das den Durchgang des nächsten Impulses durch das tJbertra- gungsgatter 21 verhindert.
Wenn das Drehmoment infolge eines Motorfehlers nicht zunimmt, d. h. wenn z. B. ein fehlerhaftes Drehmomentabnahmesignal erzeugt wird, das den Impulsgenerator 91 als Doppelsignal durchläuft, so dass sich der Kolben 53 in der verkehrten Richtung verschiebt, dann wird kein Drehmomentzunahmesignal erzeugt und das tSbertragungs- gatter 21 lässt den nächsten Oszillatorimpuls durch.
Wenn dieser Impuls dem Konverter 31 zugeführt wird, wird die Richtung des Kolbens 53 umgekehrt, wodurch eine Zündzeitpunktänderung erzeugt wird, die eine Zunahme des Motordrehmoments bewirkt. Diese Zunahme des Motordrehmoments führt zu einer Aufwärtsbewegung der Membran 69, um am Ausgangskanal 88 des Verstärkers 81 ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Durchgang der Impulse durch das Über- tragungsgatter 21 verhindert. Der Zustand des Impulskonverters 31 und damit der Zustand des bistabilen Elementes 41 bleibt so lange unverändert, so lange ein zunehmendes Drehmoment am Verstärker 81 festgestellt wird, und der Kolben 53 wird daher weiter in einer Richtung verschoben, um den Zündzeitpunkt einzustellen und das Drehmoment weiterhin zu erhöhen.
Diese Verstellung des Zündzeitpunktes kann selbstverständlich eine Vor- oder Zurückverlegung sein, was davon abhängt, auf welcher Seite des maximalen Drehmoments der Fig. 1 die Einrichtung zunächst zu arbeiten begonnen hatte. Die Verschiebung des Kolbens 53 und damit die Vor- oder Zurückverlegung des Zündzeitpunkts dauert an, bis der Zündzeitpunkt den Punkt durchläuft, an dem kein weiteres Drehmomentzunahmesignal erzeugt wird, und das System wieder in die sogenannte Suchbetriebsart übergeht. Bei einer Über- steuerung der Einrichtung, die zu einer Drehmomentabnahme führt, wird das abnehmende Drehmoment durch eine in Fig. 3 im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Motors relativ zum Fahrzeugrahmen festgestellt, wobei eine Druckzunahme am Ausgangskanal 89 des Verstärkers 81 erzeugt wird.
Das Signal, das am Ausgangskanal 89 auftritt, veranlasst die Erzeugung eines Impulses durch den Impulsgenerator 91, wodurch der Zustand des Impulskonverters 31 ebenso wie der Zustand des bistabilen Elements 41 geändert wird, um die Richtung der Verschiebung des Kolbens 53 umzukehren. Der Zündzeitpunkt wird dadurch in entgegengesetzter Richtung verstellt, wodurch die Richtung der Bewegung des Arbeitspunktes auf der Drehmoment/Zündzeitpunkt-Kennlinie der Fig. 1 umgekehrt und ein Signal am Ausgangskanal 88 während der Periode des zunehmenden Drehmoments erzeugt wird.
Wenn der Zündzeitpunkt so eingestellt ist, dass das Drehmoment nicht länger zunimmt, verschwindet das Signal am Ausgangskanal 88 des Verstärkers 81.
Dadurch kann die Impulsfolge des Oszillators 11 durch das Übertragungsgatter 21 zu dem Impulskonverter 31 wieder übertragen werden, wodurch die Suchbetriebsart der Einrichtung wieder hergestellt ist. In dieser Betriebsart arbeitet die Einrichtung in einem Schwingzyklus mit niedriger Amplitude um den optimalen Zündzeitpunkt, d. h. den Zündzeitpunkt, der das maximale Maschinendrehmoment erzeugt, und mit einer Frequenz, die gleich der halben Frequenz des Oszillators 11 ist.
Selbstverständlich kann dann der verwendete Drehmomentfühler in der Art eines auf Federn abgestützten Motors 61 in Verbindung mit der Membran 69, durch irgendeine übliche Vorrichtung ersetzt werden, die eine Drehmomentänderung feststellt und einen Strömungsdruck in Abhängigkeit von der Änderung des Drehmoments erzeugt. Wenn an den Kanälen 73 und 75 eine Druckdifferenz erzeugt wird, die ausreichend gross ist, um das Gatter 21 und den Impulsgenerator 91 zu betätigen, kann eine Verstärkung mittels eines proportionalen Verstärkers 81 nicht erforderlich sein. Auch kann das bistabile Element 41 entfallen, wenn die Drucksignale, die an den Ausgangskanälen 35 und 37 des Impulskonverters 31 auftreten, ausreichend gross sind, um die erforderliche Verschiebung des Kolbens 53 in der Kammer 51 zu erzeugen.
Das Zündzeitpunktbetätigungselement, das schematisch als Kolben 53 in dem Zylinder 51 mit einer Stange 55 dargestellt ist, kann irgendein Element sein, um die Druckdifferenz, die an den Ausgangskanälen 48 und 49 des bistabilen Elements 41 auftritt, in eine mechanische Bewegung umzuwandeln, die einen üblichen Zündzeitpunktverstellmechanismus zu betätigen vermag.
Durch eine einfache Abwandlung kann die Einrichtung nach Fig. 3 so ausgebildet werden, dass sie Änderungen des Drehmoments kompensiert, die auf geänderte Gaspedaleinstellungen des Motors zurückzuführen sind. Zum Beispiel kann in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 53 und der Kolbenstange 55 ein Strömungsmittelsignal als Funktion der Gaspedaleinstellungsänderung erzeugt und in dem Strömungsmittelkreis als Eingangssignal verwendet werden, wenn die Gaspedaleinstellung geändert wird. Wenn z. B. die Motorleistung durch Verzögerung des Zündzeitpunktes während einer Geschwindigkeitsabnahme maximal wird, könnte ein geeignetes Drucksignal dem Zylinder 51 während der Abnahme der Geschwindigkeit zugeführt werden, um den Zündzeitpunkt für die besondere Gaspedaleinstelländerung optimal zu wählen.
Auch könnte ein Signal von dem Gaspedal dem Verstärker 81 oder unmittelbar dem Gatter 21 zugeführt werden, um die Wirkung des befohlenen Drehmomentänderungssignals, das von dem Membrankolben 69 empfangen wird, zu unterdrücken, und dadurch die Strö mungseinrichtung während der Gaspedaländerungen in der Suchbetriebsart zu halten.
Device for adjusting the ignition timing of internal combustion engines
The invention relates to a device for adjusting the ignition timing of internal combustion engines with a device for moving the ignition timing back and forth.
Two types of ignition timing adjustment devices are known in internal combustion engines. One type is vacuum adjustment device that compensates for the changes in the burning rate of different fuel-air mixtures, so that the ignition point in the machine cycle is earlier for economy mixtures than for fast-burning mixtures. In general, ignition timing is achieved by means of a diaphragm / spring arrangement attached to the breaker contact plate of the distributor. The diaphragm is actuated by the suction vacuum. With the other type of device, the increasing machine speed is compensated for. In such devices, a weight is attached to the breaker cam on the manifold.
The weight is actuated by changing the centrifugal force in order to move the ignition timing forwards or backwards by changing the angular position of the interrupter cam relative to the drive shaft. However, since an optimal ignition timing depends on the complex interaction of several factors, e.g. B. the accelerator pedal position, the engine speed, the air / fuel mixture ratio, the compression ratio and the type of fuel depends, the above-described automatic ignition timing adjustment devices only provide a partial adjustment to changing engine parameters.
1 shows a graphical representation of the change in the engine torque M in fractions of the maximum torque Mmax as a function of the adjustment of the ignition point Pz in accordance with decreasing and increasing values of the maximum engine power in a machine cycle at a given speed. Each speed is essentially the same The course of the curve, but the position of the maximum torque on the curve changes with the changing speed, the known automatic ignition timing adjustment devices cannot fully adapt to the shift in the maximum torque, and consequently the achievable ignition point does not give the maximum torque at all speeds (maximum power ).
This is illustrated in Fig. 2, where a number of ignition timing curves Zt, Z2, Z, ..., one of which is shown in Fig. 1, are superimposed on a typical torque-speed characteristic, which is shown as a solid line. The torque / speed characteristic of FIG. 2 applies to a typical engine which operates with one of the known ignition timing adjustment devices described above. It can be seen that the torque M depends very strongly on the magnitude by which the ignition point Pz differs from the optimal adjustment at a specific speed V of the engine.
If an ignition timing adjustment device were available that would set the ignition timing so that a maximum torque would be achieved at any engine speed, the torque output by the engine would be significantly greater over its entire speed range, as the curve Mv in FIG. 2 shows as a result of the device .
The invention is based on the object of creating an ignition timing adjustment device for internal combustion engines, in particular vehicle engines, which in particular changes the position of the ignition timing in such a way that a maximum torque is achieved and that thereby the machine is able to operate with maximum torque at all speeds to work.
This object is achieved according to the invention by a flow converter controlling the ignition timing device, which changes between two stable states according to an input pulse sequence and is controlled by a continuous sequence of work pulses and output torque change pulses of a certain sign indicating the increase or decrease in the torque of the internal combustion engine , whereby a torque change pulse with an opposite sign blocks the working pulse train.
According to an advantageous embodiment, a flow gate transmitting the working pulse train is connected between the outlet channel of the flow oscillator emitting the working pulse train and the input channel of the converter, which on its control input channel responds to pulses indicating an increase in torque for switching the working pulse train to an output channel of the flow gate not connected to the converter.
According to a further advantageous embodiment, a flow generator is provided for generating pulses which are fed to the input of the converter and indicate a decrease in torque and which responds to the flow pressures corresponding to the decrease in torque.
A flow amplifier can be connected upstream of the flow generator and the transmission gate and a flow amplifier can be connected downstream of the converter.
An embodiment of the device according to the invention can also be used to obtain a maximum value of a parameter corresponding to the torque of the engine, which depends on the changes in another parameter corresponding to the ignition point.
An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 3. It shows:
1 shows a graphic representation of an engine torque / ignition timing characteristic curve for a specific engine speed,
2 shows a graphic representation with several motor / torque / speed characteristics, from which the ideal characteristic and the characteristic that can be achieved by means of the known ignition timing adjustment devices emerge, and FIG
3 shows a schematic circuit diagram of an ignition timing adjustment device according to the invention.
In Fig. 3, an ignition timing adjustment device is shown. It has a flow oscillator 11.
the e.g. is constructed in the manner shown in US Pat. No. 3,185,166 and delivers a continuous train of output pulses of low frequency to the output channel 13. A working flow Pf is connected to the inlet nozzle 15 of the oscillator 11.
The working flow of the nozzle 15 is normally directed towards the output channel 17 of the oscillator 11. The fluid taken up by the outlet channel 17 is returned via a feedback path to a control nozzle 19 of the oscillator 11 in order to divert the working flow into the outlet channel 13. As a result, the returned flow at the control nozzle 19 disappears and the working flow returns to the outlet channel 17. This oscillation cycle repeats itself continuously, so that a series of pulses is generated at the output channel 13. The output channel 13 of the oscillator 11 is connected to the input nozzle 23 of a flow transmission gate 21. The transmission gate 21 can be of the type shown in FIG. 4 of US Pat. No. 3,286,086.
The flow supplied to the inlet nozzle 23 of the gate 21 normally emerges from its outlet channel 25, unless the control nozzle 29 of the transmission gate 21 receives a control current which deflects the flow from the outlet channel 25 to the outlet channel 27. Therefore, the pulse train which is generated at the output channel 13 of the oscillator 11 is passed on by the transmission gate 21 via its output channel 25 when the control nozzle 29 is not supplied with any control flow.
The output channel 25 of the transmission gate 21 is connected to the input channel 33 of a flow pulse converter 31 which z. B. may be of the type shown in U.S. Patent 3,001,698.
The pulse converter 31 has two stable states in which a flow is delivered to one of the two output channels 35 and 37. The state of the converter 31 changes as a function of the supply of successive flow pulses to the inlet nozzle 33. The outlet channels 35 and 37 of the pulse converter 31 are connected to control nozzles 43 and 45 of a bistable flow element 41. The bistable element 41 can, for. Be of the type shown in U.S. Patent 3,225,780.
A working flow P + at an input nozzle 47 of the bistable element emerges from the output channel 48 when a flow signal has been supplied to one control nozzle 43 of the bistable flow element 41. The working flow, on the other hand, emerges from the outlet channel 49 when a flow signal has been fed to the other control nozzle 45 of the bistable flow element 41. The bistable element 41 therefore generates flow signals at the output channels 48 and 49, which are amplified with respect to the flow signals at the output channels 35 and 37 of the pulse converter 31, respectively.
The output channels 48 and 49 of the bistable element 41 conduct their flow signals to a cylinder 51 on opposite sides of a piston 53 displaceable in the cylinder. A piston rod 55 on the piston 53 serves to adjust the ignition timing on the ignition distributor, not shown. The direction of displacement of the piston 53 determines whether the ignition timing should be advanced or retarded. The direction of displacement of the piston 53 is thus determined by the pressure difference at the outputs of the bistable element 41.
The motor 61 is supported in a housing on the frame of a vehicle or another motor-driven device via springs 63. In order to be able to determine the increase or decrease in the motor torque, a transmission element 65 acts on the motor 61, which is rotated counterclockwise as the torque of the motor increases, as shown in the drawing, and clockwise as the torque decreases. The rotary movement of the transmission element 65 is transmitted via a lever 67 to a diaphragm piston 69 which is arranged in a housing 71. Two flow channels 73 and 75 are connected to the interior of the housing 71 on both sides of the diaphragm piston 69.
A movement of the diaphragm piston in the housing 71 generates a pressure difference in the flow channels 73 and 75 which is positive or negative, depending on whether the engine torque increases or decreases. With an increasing torque, the motor rotates counterclockwise in FIG. 3 and the diaphragm piston 69 is moved upwards in the housing 71. As a result, there is an increasing pressure in the flow channel 73 and a decreasing pressure in the flow channel 75. With a decreasing torque, the membrane 69 moves downwards in FIG. 3 and generates an increasing pressure in the flow channel 75 and a decreasing pressure in the flow channel 73.
The flow channels 73 and 75 are each connected to opposite control nozzles S3 and 85 of a proportional flow amplifier 81. The amplifier 81 can e.g. Be of the type shown in U.S. Patent 3,275,013. A working flow P + is supplied to the inlet nozzle 87 of the amplifier 81. The working flow is deflected more or less into one of the output channels 88, 89 according to the variable pressure difference at the control nozzles 83 and 85, the output signal pressures in the output channels 88, 89 being proportionally increased compared to the control signal pressures at the control nozzles 83, 85. The output channel 88 of the amplifier 81, which emits an output signal with increasing pressure when the torque increases, is connected to the control nozzle 29 of the transmission gate 21.
The output channel 89 of the amplifier 81, which emits an output signal with increasing pressure when the torque decreases, is connected to the input nozzle 93 of a flow pulse generator 91. The pulse generator 91 can, for. Be of the type shown in Fig. 2 of U.S. Patent 3,266,510. The output channel 89 of the amplifier 81 is also connected to a control nozzle 95 of the flow pulse generator 91 via a delay line 94. The delay line 94 delays the supply of a flow signal to the control nozzle 95 with respect to the supply of the flow signal from the outlet 89 to the input nozzle 93 by a certain period of time, which is determined by the length of the line 94. When the flow signal is fed to the inlet nozzle 93, a working flow is generated which emerges from the outlet channel 97.
After the specific delay time, the flow signal appears as a control flow at the control nozzle 95 in order to direct the working flow to the outlet channel 99. The output channel 87 of the pulse generator 91 is connected to the input channel 33 of the pulse converter 31.
In operation, the oscillator 11, which operates at a relatively low frequency, which is determined by the transmission time of the flow from the outlet channel 17 to the control nozzle 19, generates a sequence of flow pulses to set the ignition timing device in what is known as the search mode of the system to operate. It is assumed here that the torque of the motor does not change and thus no pressure changes occur in the flow channels to the booster 81.
There is thus no signal at the control nozzle 29 of the transmission gate 21, so that the pulse sequence is passed on through the transmission gate 21 to the pulse converter 31, which, according to the frequency of the oscillator, switches the converter back and forth and thus switches the converter up and down Moving back the ignition timing leads.
If the state into which the converter 31 and thus the bistable element 41 is switched as a function of a first control pulse is such that the change in the ignition timing produces a decrease in the engine torque, the decreasing torque causes the diaphragm 69 to move downwards in the chamber 71, whereby an output signal on the output channel 89 of the amplifier 81 is generated. This output signal is converted into a pulse by the pulse generator 91 and this pulse is fed to the pulse converter 31 which causes the bistable element 41 to reverse its output signals, so that the direction of movement of the piston is also reversed. This generates a torque increase signal which prevents the next pulse from passing through the transmission gate 21.
If the torque does not increase due to a motor failure, i. H. if z. If, for example, an incorrect torque decrease signal is generated, which passes through the pulse generator 91 as a double signal, so that the piston 53 moves in the wrong direction, then no torque increase signal is generated and the transmission gate 21 lets the next oscillator pulse through.
When this pulse is applied to the converter 31, the direction of the piston 53 is reversed, producing an ignition timing change which causes the engine torque to increase. This increase in motor torque leads to an upward movement of the diaphragm 69 in order to generate an output signal at the output channel 88 of the amplifier 81 which prevents the pulses from passing through the transmission gate 21. The state of the pulse converter 31 and thus the state of the bistable element 41 remains unchanged as long as an increasing torque is detected at the amplifier 81, and the piston 53 is therefore moved further in one direction in order to set the ignition point and the torque continues to increase increase.
This adjustment of the ignition timing can of course be a shift forward or backward, which depends on which side of the maximum torque of FIG. 1 the device had initially started to work. The displacement of the piston 53 and thus the forward or backward shifting of the ignition point continues until the ignition point passes the point at which no further torque increase signal is generated and the system returns to what is known as the search mode. If the device is overridden resulting in a decrease in torque, the decrease in torque is determined by rotating the motor clockwise in FIG. 3 relative to the vehicle frame, with an increase in pressure at the output channel 89 of the booster 81.
The signal appearing on the output channel 89 causes the generation of a pulse by the pulse generator 91, whereby the state of the pulse converter 31 as well as the state of the bistable element 41 is changed in order to reverse the direction of displacement of the piston 53. The ignition timing is thereby adjusted in the opposite direction, as a result of which the direction of movement of the operating point on the torque / ignition timing characteristic curve of FIG. 1 is reversed and a signal is generated at output channel 88 during the period of the increasing torque.
When the ignition timing is set so that the torque no longer increases, the signal on the output channel 88 of the amplifier 81 disappears.
As a result, the pulse train of the oscillator 11 can be transmitted again through the transmission gate 21 to the pulse converter 31, whereby the search mode of the device is restored. In this mode of operation the device operates in a low amplitude oscillation cycle around the optimum ignition timing, i.e. H. the ignition timing that produces the maximum engine torque and at a frequency equal to half the frequency of the oscillator 11.
Of course, the torque sensor used, in the form of a spring-supported motor 61 in connection with the diaphragm 69, can then be replaced by any conventional device which detects a change in torque and generates a flow pressure as a function of the change in torque. If a pressure difference is generated at the channels 73 and 75 which is sufficiently large to operate the gate 21 and the pulse generator 91, amplification by means of a proportional amplifier 81 may not be necessary. The bistable element 41 can also be omitted if the pressure signals that occur at the output channels 35 and 37 of the pulse converter 31 are sufficiently large to produce the required displacement of the piston 53 in the chamber 51.
The ignition timing actuator, which is shown schematically as a piston 53 in the cylinder 51 with a rod 55, can be any element to convert the pressure difference that occurs at the output channels 48 and 49 of the bistable element 41 into a mechanical movement, which is a common one Able to operate ignition timing adjustment.
By means of a simple modification, the device according to FIG. 3 can be designed in such a way that it compensates for changes in the torque which can be attributed to changed accelerator pedal settings of the engine. For example, depending on the position of the piston 53 and piston rod 55, a fluid signal may be generated as a function of the change in accelerator pedal setting and used as an input in the fluid circuit when the accelerator pedal setting is changed. If z. If, for example, the engine output is maximized by delaying the ignition point during a decrease in speed, a suitable pressure signal could be fed to the cylinder 51 during the decrease in speed in order to optimally select the ignition point for the particular change in the accelerator pedal setting.
Also, a signal from the accelerator pedal could be fed to amplifier 81 or directly to gate 21 to suppress the effect of the commanded torque change signal received from diaphragm piston 69 and thereby keep the flow device in search mode during accelerator changes.