DE2101761C3 - Impulsgeber zur Steuerung der Ventile einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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cherkondensator 18 der zweite Spannungs-Zeit-Um- Ausgangssignal des ersten Spannungs-Zeit-Umsetsetzer 21 und an den dritten Impedanzwandler über zers 20 nach Fig. 1.

den dritten Speicherkondensator 19 der dritte Span- 3 h zeigt ein Beispiel für ein Ausgangssignal des

nungs-Zeit-Umsetzer 22 angeschlossen. zweiten Spannungs-Zeit-Umsetzers 21. 3 i stellt den

Der Ausgang des zweiten Spannungs-Zeit-Umset- 5 zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen dem KoI-zers 21 ist über eine Umkehrstufe 23 einerseits mit lektor des dritten Transistors und der Minusleitung einem ersten Eingang eines UND-Gliedes 24 und an- im dritten Spannungs-Zeit-Umsetzer 22 (wieder mit dererseits mit einem zweiten Eingang des dritten unterdrücktem Nullpunkt) dar. 3 j gibt den zeitlichen Spannungs-Zeit-Umsetzers 22 verbunden. Der Aus- Verlauf der Ausgangsimpulse des dritten Spangang des UND-Gliedes 24 ist mit einem zweiten Im- i° nungs-Zeit-Umsetzers 22 wieder. Schließlich stellt 3 k pulsverstärker 26 verbunden. den zeitlichen Verlauf der Ausgangsimpulse des

Das Kernstück des Impulsgebers ist die Reihen- UND-Gliedes 24 dar.

schaltung: Impedanzwandler, Speicherkondensator, Im Ausführungsbeispiel ist ein elektromagnetischer

Spannungs-Zeit-Umsetzer. Das Schaltbild dieses Synchronisierimpulsgeber vorgesehen. Hierzu kann Kernstücks ist in Fig. 2 dargestellt. 15 auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ein nicht

Eine Elektrode des Speicherkondensators 43 ist am dargestellter Permanentmagnet befestigt sein, der in Emitter eines ersten Transistors 36 angeschlossen, der einer am Motorgehäuse befestigten Spule bei jeder als Emitterfolger mit dem Emitterwiderstand 51 ge- Kurbenwellenumdrehung einen Spannungsimpuls schaltet ist. Die andere Elektiode des Speicherkon- nach Fig. 3a induziert. Der bistabile Multivibrator 11 densators ist erstens an den Kollektor eines dritten a° halbiert die Impulsfrequenz (Fig. 3b). Dies ist not-Transistors 38 und zweitens an die Basis eines vierten wendig, da die Ventile einer Viertakt-Brennkraftma-Transistors 39 angeschlossen. Der dritte Transistor 38 schine nur bei jeder zweiten Umdrehung der Kurbelbildet mit seinem Emitterwiderstand 53 und dem Ba- welle betätigt werden. Der bistabile Multivibrator 11 sisspannungsteiler 49, 50 eine Konstantstromquelle. steuert den monostabilen Multivibrator 12 an, dessen

Der vierte Transistor 39 bildet zusammen mit ei- »5 Ausgangsimpulse in Fig. 3c dargestellt sind,
nem fünften Transistor 40, dem gemeinsamen Emit- Der monostabile Multivibrator 13 hat die Aufgabe,

terwiderstand 54 und den beiden Basisspannungstei- während der Zeit, in der er sich in seinem instabilen lern 47,48 eine Kippstufe mit einstellbarer Schalthy- Zustand befindet, den Integrator in die Null-Lage zusterese. Zur Signalverstärkung dieser Kippstufe dient rückzustellen, indem er die im Integrator enthaltene ein sechster Transistor 41 mit einem Kollektorwider- 3» Kapazität über einen möglichst kleinen Widerstand stand 55, der über eine zweite Diode 45 mit der Basis entlädt. Der Integrator 13 kann entweder als Millerdes vierten Transistors 39 verbunden ist. Die Basis Integrator oder als Operationsverstärker, dessen des vierten Transistors 39 ist mit dem zugehörigen Ausgang über eine Kapazität auf den Eingang gegen-Basisspannungsteiler 47 über eine erste Diode 44 ver- gekoppelt ist, oder als ein von kostantem Strom aufgebunden. 35 ladener Kondensator ausgebildet sein. Zwischen zwei

Der Kollektor des sechsten Transistors 41 ist über Impulsen des monostabilen Multivibrators 12 steigt eine dritte Diode 46 an eine Impulsausgangsklemme die Ausgangsspannung des Integrators 13 linear zu 33 angeschlossen. Von der Impulsausgangsklemme 33 immer stärkeren negativen Werten an (Kurve 61). führt ein Widerstand 57 über eine Plusleitung 58 zum Während eines vom monostabilen Multivibrator 12 Plusanschluß 34 und ein weiterer Widerstand 56 zur 40 gelieferten Impulses wird die im Integrator eingebaute Basis eines siebten Transistors 42, der zusammen mit Kapazität nach einer Exponentialfunktion entladen einem zur Minusleitung 59 führenden Kollektorwi- (Kurve 60).

derstand 52 und einem zweiten Transistor 37 eine Die in Fig. 3e angedeutete Spannung am Emitter

Darlington-Schaltung bildet. Der Kollektor des zwei- des ersten Transistors 36 folgt im wesentlichen dem ten Transistors 37 ist an die erste Elektrode des Spei- 45 Kurvenverlauf der Fig. 3d. Das waagerechte Kurcherkondensators 43 und an den Emitter des ersten venstück 63 wird vom zweiten Transistor 37 verur-Transistors 36 angeschlossen. sacht und wird später noch erklärt. Die Höhe des

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen Spannungssprungs 62 hängt von der am Ende der Pean verschiedenen Punkten des Impulsgebers. riode erreichten Ausgangsspannung des Integrators

In 3 a ist in einem Linienzug eine Reihe von Steuer- 50 13 ab; sie ist also proportional zu der Periodendauer, impulsen wiedergegeben, die von einem elektroma- Unter Periodendauer wird hier die Zeit verstanden, gnetischen, nicht dargestellten Impulsgeber abgege- die die Kurbelwelle für zwei Umdrehungen benötigt, ben werden, der starr mit der Kurberwelle verbunden Der Speicherkondensator 43 überträgt in der Anist, und die im Blockschaltbild nach Fig. 1 an der Ordnung nach Fig. 2 den Spanmssp«g62 auf die Klemme 10 zur Steuerung des bistabilen Multivibra- 55 Basis des vierten Transistors 39, wodurch die aus den tors 11 verwendet werden. Transistoren 39 und 40 bestehende Kippstufe in ihren

3 b zeigt die Ausgangsimpulse des bistabilen Multi- zweiten, instabilen Zustand gekippt wird. Diese Kippvibrators 11,3c die Ausgangsimpulse des monostabi- stufe ist so dimensioniert, daß der vierte Transistor len Multivibrators 12. 3d gibt den Spannungsverlauf 39 und der zur Impulsverstärkung dienende sechste am Ausgang des Integrators 13 wieder. 3e zeigt den 60 Transistor 41 leitend sind, wenn vom Speicherkon-Verlauf der Spannung zwischen dem Kollektor des densator 43 her keine Spannung an der Basis des vierzweiten Transistors 37 and der Plusleitung 58. ten Transistors 39 liegt. Den Basisstrom erhält der

3f gibt den Spannungsverlauf zwischen dem KoI- vierte Transistor 39 über den sechsten Transistor 41 lektor des dritten Transistors 38 und der Minusleitung mit dem Koüektorwiderstaad 55 end der Diode 45 59 (bei unterdrücktem Nullpunkt) wieder. 3g zeigt «5 sowie über den dritten Transistor 38. Die erste Diode die Form der Ausgangsimpulse, die zwischen der Im- 44 verhindert dabei, daß das Basispotential unter den pulsausgangsklemme und der Plusleitung abgenom- vom Basisspannungsteuer 47 gegebenen Wert abmen werden können. 3 g ist damit gleichzeitig das sinkt. Mit dem Potentiometer 47 kann man also den

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Grundspannungswert der Kippschaltung festlegen, pulse des Spannungs-Zeit-Umsetzers beliebig verländem dann der vom Kondensator 43 übertragene gern.

Spannungssprung überlagert wird. Insbesondere lassen sich Impulszeiten addieren,

Das Potentiometer 48 ist so eingestellt, daß das Ba- wieesinFig. 1 und 3g bis 3 j dargestellt ist. Der zweite sispotential des fünften Transistors 40 positiver ist als 5 Spannungs-Zeit-Umsetzer 21 sperrt mit seinem Ausdas Emitterpotential, wenn der vierte Transistor 39 gangsimpuls über die Umkehrstufe 23 (Fig. 3h) die leitet und damit im gemeinsamen Emitterwiderstand Konstantstromquelle des dritten Spannungs-Zeit-54 einen Spannungsabfall hervorruft. Deshalb sperrt Umsetzers 22. Fig. 3i gibt den Spannungsverlauf am der fünfte Transistor 40, wenn der vierte Transistor Kollektor des dritten Transistors 38 des dritten Span-39 leitet. Mit dem Potentiometer 48 läßt sich die Ein- i° nungs-Zeit-Umsetzers 22 wieder. Die Ausgangsimschaltschwelle der Kippstufe festlegen. pulse des dritten Imsetzers 22 haben daher eine Form

Wenn jetzt nach Fig. 3f vom Speicherkondensator nach Fig. 3 j.

43 ein Spannungssprung 65 auf die Basis des vierten Zur Ansteuerung eines zweiten Ventils, beispiels-

Transistors 39 übertragen wird, wird das Basispoten- weise des zugehörigen Auslaßventils, ist dieser Austial von T39 positiver und der Transistor 39 sperrt. »5 gangsimpuls jedoch noch nicht geeignet, da beide Damit sperrt auch der sechste Transistor 41. Das Ventile gleichzeitig öffnen würden. Die Anordnung Emitterpotential des fünften Transistors 40 wird posi- mit der Umkehrstufe 23 und dem UND-Glied 24 ertiver als das vom Potentiometer 48 festgelegte Basis- gibt am Ausgang des UND-Gliedes 24 Impulse nach potential, so daß der fünfte Transistor 40 leitet. Fig. 3k, denn das UND-Glied gibt nur dann einen

Der Speicherkondensator 43 hat sich vor dem »° Impuls ab, wenn der zweite Umsetzer 21 keinen Im-Spannungssprung 63 auf einen der Periodendauer puls abgibt und der dritte Umsetzer 22 einen Impuls proportionalen Spannungswert aufgeladen. Er wird abgibt.

jetzt mit konstantem Strom entladen durch die aus Durch entsprechende Dimensionierung der Kon-

dem dritten Transistor 38 und den Widerständen 49, stantstromquellen lassen sich die Impulszeiten ein-50 und 53 bestehende Konstantstromquelle, so daß ^a5 stellen. Der erste Umsetzer 20 liefert den Steuerimdie Spannung an der Basis des vierten Transistors 39 puls für das erste Ventil, mit dem zweiten Umsetzer gemäß Kurve 66 in Fig. 3 f linear abnimmt. Wenn die 21 stellt man die Verzögerungszeit zwischen den Steu-Spannung am Kondensator weit genug abgesunken ist, erimpulsen für das erste und zweite Ventil ein, und beginnt der vierte Transistor 39 wieder zu leiten. Der das UND-Glied 24 liefert den Steuerimpuls für das Spannungsabfall am gemeinsamen Emitterwiderstand 3o zweite Ventil.

54 steigt und der fünfte Transistor 40 sperrt wieder, Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein

sobald die am Potentiometer 48 eingestellte Ein- solcher Impulsgeber nach Fig. 1 erforderlich, da nur schaltschwelle erreicht ist. Dieser Vorgang ist als Steuerimpulse für zwei Ventile erzeugt werden. Eine Punkt 67 in Fig. 3f dargestellt. erhebliche Ersparnis an Bauteilen läßt sich erzielen.

Der sechste Transistor 41 verstärkt die'lmpulse der 35 wenn man in weiterer Fortbildung der Erfindung nach Kippstufe und gibt über die dritte Diode 46 an die Fig. 4 an den Ausgang nur eines Integrators für jedes Impulsausgangsklemme 33 eine Spannung ab, deren weitere anzusteuernde Ventil je zwei weitere Impezeitlicher Verlauf in Fig. 3g dargestellt ist. danzwandler, Speicherkondensatoren und Span-

Die beiden Transistoren 37 und 42 dienen dazu, nungs-Zeit-Umsetzer mit den zugehörigen Umkehrwährend des stromleitenden Zustandes des fünften 40 stufen und UND-Gliedern anschließt. Die Funktion Transistors 40 die mit dem Emitter des ersten Transi- der Schaltung nach Bild 4 ergibt sich aus der obigen stors 36 verbundene erste Elektrode des Speicher- Beschreibung von Fig. 1.

kondensators 43 eindeutig auf das Potential der Plus- Die wesentlichen Eigenschaften des Impulsgebers

leitung 58 festzulegen. Sobald der sechste Transistor seien zum Schluß nochmals kurz zusammengefaßt: 41 sperrt, geht auch der siebte Transistor 42 in den 45 Ein Integrator, dessen Ausgangsspannung mit der Sperrzustand über und der zweite Transistor 37 kann Zeit linear zunimmt, wird nach jeder zweiten Kurbelleiten und somit die erste Elektrode des Speicherkon- wellenumdrehung in seiner Null-Lage zurückgestellt. densators43auf Pluspotential legen. Deshalb verläuft Der dabei an seinem Ausgang auftretende Spandie Kurve 63 in Fig. 3e waagerecht, solange der nungssprung ist proportional der Periodendauer und sechste Transistor 41 sperrt und biegt erst dann in 50 wird von einem Speicherkondensator gespeichert. Der die linear fallende Kurve 64 ein, wenn dieser Transi- Speicherkondensator wird von einer Konstantstromstor wieder leitet. quelle entladen. Zur Umsetzung des Spannungs-

Mit dem bis hierher beschriebenen Impulsgeber, Sprungs in eine zur Periodendauer proportionale Imder einen der Speicherkondensatoren 17,18, 19 und pulszeit dient eine Kippstufe, die von der Spannung einen der Spannungs-Zeit-Umsetzer 20, 21, 22 ent- 55 am Speicherkondensator angesteuert wird und so aushält, ist es möglich, Impulse mit frequenzunabhängi- gebildet ist, daß sie beim Auftreten des Spannungsgem Tastverhältnis zu erzeugen, die mit anderen Im- Sprungs in die zweite, instabile Lage kippt und dann pulsen beliebiger Form und stark wechselnder in die erste, stabile Lage zurückkippt, wenn die Span-Frequenz synchronisietbar sind. Damit kann über erst nung am Speicherkondensator eine untere Schwelle ein Ventil angesteuert werden. ^6o unterschreitet. Somit ist die Dauer des von der bista-

Eine Erweiterung des Impulsgebers auf Steuerim- bilen Kippstufe abgegebenen Impulses proportional pulse für beliebig viele Ventile wird dadurch möglich, der Zeit, die die Kurbelwelle für zwei Umdrehungen daß der Spannungs-Zert-Umsetzer eine zweite Ein- braucht.

gangsklemme 32 besitzt (Fig. 2). Legt man an diese Der große Vorteil des elektronischen Impulsgebers

zweite Eingangsklemme 32 eine negative Spannung «5 gegenüber den eingangs geschilderten Verteuern ist an, so wird die Konstantstromquelle 38, 49, SO, 53 darin zu sehen, daß es sehr einfach ist, die öffnungsgesperrt und der Speicherkondensator 43 kann sich zeiten der Ventile in Abhängigkeit von den Betriebsnicht entladen. Dadurch lassen sich die Ausgangsim- parametera der Brennkraftmaschine zu variieren und

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so z.B. immer eine optimale Füllung der Zylinder zu erreichen.

Die Variation der Impulszeiten oder Verzögerungszeiten ist einfach zu erreichen, indem man die Stromstärke der betreffenden Konstantstromquelle variiert. Das erreicht man durch Anlegen einer Spannung an die zweite Eingangsklemme 32 (Fig. 2). Wenn man alle Impulszeiten und Verzögerungszeiten in gleichem Sinne beeinflussen möchte, kann man auch dem Integrator 13 eine Korrekturspannung zuführen.

Zum Abschluß sei noch bemerkt, daß man den bistabilen Multivibrator 11 auch weglassen kann, da sich die Impulsform nc:h Fig. 3b auch mit einem einfachen Schalter erzeugen läßt, der von einem Nocken betätigt wird. Es ist dann allerdings dafür zu sorgen, daß keine Fehlauslösungen des monostabilen Multivibrators durch prellende Kontakte auftreten können.

Das Blockschaltbild nach Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Impulsgebers, das im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel vorwiegend aus Bauelementen der digitalen Schaltungstechnik aufgebaut ist. Für die digitale Schaltung genügt es nicht, wenn man wie beim ersten Ausführungsbeispiel den Unterbrecherkontakt als Drehzahlgeber verwendet. Es ist daher ein besonderer Drehwinkelgeber 101 vorgesehen, der bei jeder Kurbelwellenumdrehung eine große Zahl (z.B. 1000) von Ausgangsimpulsen abgibt. Der Drehwinkelgeber 101 enthält ein Zahnrad 102, dessen Achse 103 über ein Untersetzungsgetriebe mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist und mit der halben Kurbelwellendrehzahl umläuft. Das Zahnrad 102 besteht aus ferromagnetischem Material und seine Zähne laufen an den Enden eines Spulenkerns 106 vorbei. Sie induzieren dabei in einer auf den Spulenkern 106 gewickelten Spule 107 Wechselspannungsimpulse, deren Frequenz proportional zur Drehzahl des Zahnrades ist. Der Spulenkern 106 wird dadurch vormagnctisiert, daß die Spule 107 einseitig an eine Plusleitung 122 angeschlossen wird. Dem Drehwinkelgeber 101 ist ein Treppenspannungsgenerator 100 nachgeschaltet, dessen Einzelteile im folgenden beschrieben sind.

Auf der Achse 103 ist ein Nocken 104 angebracht, der bei jeder Kurbenwellenumdrehung einmal einen Schalter 105 schließt. Der feststehende Kontakt des Schalters 105 ist über ein Differenzierglied 111, das vorzugsweise als RC-Glied ausgebildet ist, an den Nullstelleingang ο eines Binärzählers 112 angeschlossen. Mit dem Zähleingang ν des Binärzählers 112 ist über ein weiteres, als RC-Glied ausgebildetes Differenzierglied 110 die Spule 107 verbunden.

Die Ausgänge des Binärzählers 112 sind über gewichtete Addierwiderstände, von denen in Fig. S nur vier (113 bis 116) dargestellt sind, an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 120 angeschlossen, der als summierender Verstärker dient. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 120 ist außerdem über einen Widerstand 117 mit der Plusleitung 122 and über einen Gegenkopplungswiderstand 12t mit dem Ausgang verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 120 liegt am Abgriff eines aas Widerständen 118,119 bestehenden Spannungsteilers.

Die Addierwiderstände 113 bis 116 bilden zusammen mit dem Widerstand 117 den Eingangsspannungsteiler des invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers 120. Der Widerstandswert eines einzelnen Addierwiderstandes ist dabei umgekehrt proportional zum Zahlenwert des Ausgangs, dem er zugeordnet ist. Das bedeutet, daß z. B. der zur Zahl 1 gehörende Widerstand 116 einen achtmal größeren Widerstandswert aufweist als der zur Zahl 8 gehörende Widerstand 113. Der Widerstand 117 dient dazu, den Ausgang des Operationsverstärkers 120 auf Minuspotential zu legen, wenn der Zählerstand des Binärzählers 112 gleich Null ist.

to An den Ausgang des Operationsverstärkers 120 sind über Vorwiderstände 127,128,129,130 die invertierenden Eingänge von vier weiteren Operationsverstärkern 123, 124, 125, 126 angeschlossen. Die Operationsverstärker 123,124,125,126 sind durch Mitkopplungswiderstände 139, 140, 141, 142 als Schwellwertschalter geschaltet. Die Widerstände 139 bis 142 bewirken eine kleine Schalthysterese, die für die Funktion als Schwellwertschalter erforderlich ist. Die nicht invertierenden Eingänge sind über Ein-

«o gangswiderstände 131,132,133,134 mit Anschlußklemmen 135,136,137,138 verbunden. Diesen Anschlußklemmen können Korrekturspannungen zugeführt werden, um den Schließ- bzw. Öffnungszeitpunkt der einzelnen Ventile zu variieren.

»5 Die Ausgänge der beiden ersten Operationsverstärker 123,124 sind über je ein als RC-Glied ausgebildetes Differenzierglied 143,144 mit den Eingängen einer ersten bistabilen Kippstufe 147 verbunden, die über einen Schaltverstärker 149 das Einlaßventil eines Zylinders der Brennkraftmaschine betätigt. In gleicher Weise sind die Ausgänge der beiden Operationsverstärker 125,126 über Kondensatoren 145,146 an die Eingänge einer zweiten bistabilen Kippstufe 148 angeschlossen, die über einen weiteren Schaltverstärker 150 das Auslaßventil betätigt.

In Fig. 6 ist der zeitliche Verlauf der Ausgangsspannung an einzelnen Stufen der Schaltung nach Fig. 5 angegeben. Die Kurven 160 bis 168 zeigen dabei in dieser Reihenfolge die Ausgangsspannung des Drehwinkelgebers 101, des RC-Glieds 111, des Operationsverstärkers 120, der RC-Glieder 143, 144, 145,146, der ersten bistabilen Kippstufe 147 und der zweiten bistabilen Kippstufe 168. Mit £1, EZ, £3 und £4 sind die Einschaltschwellen der vier Schwellwertschalter 123 bis 126 bezeichnet. Die Kurve 169 gibt den zeitlichen Verlauf des Ventilhubs des Einlaßventils und die Kurve 170 den Verlauf des Ventilhubs des Auslaßventils wieder.

Die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels wird im folgenden an Hand der Fig. 5 und 6 erklärt. Bei einem bestimmten Nockenwellenwinkel wird der Binärzähler 112 vom Schalter 105 auf Null zurückgestellt. Er zählt dann die einzelnen Ausgangsimpulse der Spule 107. Je größer die Zahl wird, um

SS so kleiner wird der Gesamtwiderstand der Addierwiderstände 113 bis 116, se· daß das Eingangspotential des invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers 120 immer stärker absinkt. Am Ausgang des Operationsverstärkers 120 ergibt sich eine treppenförmig ansteigende Spannung nach Kurve 162 in Fig. 6.

Wenn die Schaltschweüe £1 des ersten Schwellwertschalters 123 überschritten wird, springt dessen Ausgangsspannung in negativer Richtung. Das RC-

Glied 143 überträgt eine negative Spannungsspitze 163 auf den ersten Eingang der ersten bistabilen Kippstufe 147, so daß deren Aasgangspotential gemäß Kurve 167 in positiver Richtung springt and da-

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13 * 14 mit das Einlaßventil geöffnet wird. Wenn die Aus- des Zweirichtungszählers 208 und zweitens an dei gangsspannung des Operationsverstärkers 120 die zweiten Eingang der vierten bistabilen Kippstufe 2Oi Schaltschwelle E2 des zweiten Schwellwertschalters angeschlossen ist.

124 überschreitet, gibt dieser über das RC-Glied 144 In der Schaltung nach Fig. 9 liegt zwischen den eine negative Spannungsspitze 164 an den zweiten 5 Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe 147 und den

Eingang der ersten bistabilen Kippstufe 147 ab. Diese Eingang des ersten Schaltverstärkers 149 em fünftel kippt damit gemäß Kurve 167 zurück und schließt das UND-Glied 192 uud zwischen dem Ausgang de

Einlaßventil wieder. Beim Überschreiten der Schalt- zweiten bistabilen Kippstufe 148 und dem Einganj schwellen £3 bzw. EA spielt sich der gleiche Vorgang des zweiten Schaltverstärkers 150 ein sechstes UND

beim Auslaßventil ab, wie es die Kurven 168 und 170 «> Güed 193. Die zweiten Eingänge der beiden UND

zeigen. Glieder 192 und 193 sind mit dem Ausgang einei

Die Fig. 7 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt zweiten monostabilen Kippstufe 191 verbunden. Dei

nach Fig. 6 den genauen Verlauf der Kurven 167 und Eingang der zweiten monostabilen Kippstufe ISl is

169, d.h. der Ausgangsspannung der ersten bistabilen über ein ODER-Glied 190 mit den Ausgängen, dei

Kippstufe 147 und des Ventilhubs des Einlaßventils. ¹S beiden bistabilen Kippstufen 147, 148 verbunden. Man sieht aus Fig. 7, daß zwischen dem Einschalten In Fig. 10 sind zusätzlich zu den Kurven nach

des ersten Schaltverstärkers 149 und dem Beginn des Fig. 6 und folgende weitere Kurven eingezeichnet

Ventilhubs eine Verzögerungszeit r, verstreicht. Kurve 172 für die Ausgangsspannung der ersten mo- Ebenso verstreicht eine Verzögerungszeit t₂ zwischen nostabilen Kippstufe 203, Kurve 173 für den ZähJver-

dem Ausschalten des Schaltverstärkers 149 und dem 20 lauf des Vorwärts-Rückwärtszählers 208 und Kurve

Ende des Ventilhubs. Diese Verzögerungszeiten sind 175 für die Ausgangsspannung der zweiten monosta-

durch die Magnetventile bedingt, die im Hydraulik- bilen Kippstufe 191.

kreis der Steuervorrichtung für die Ventile liegen. Die In Fig. ^? ist der Zusammenhang zwischen dei

Verzögerungszeiten /, und t₂ sind unabhängig von der Drehzahl η und dem Verschiebungswinkel α aufge- Drehzahl der Brennkraftmaschine. Um den Beginn 25 tragen, und zwar für zwei verschiedene Verzöge-

und das Ende des Ventilhubs unabhängig von der rungszeiten i, und t₂. Dabei ist angenommen, daß die

Drehzahl auf den genau gleichen Nockenwellenwinkel Verzögerungszeit t₂ größer als die Zeit t, ist. Bei dei

festzulegen, muß man den Ausgangsimpuls der ersten Maximaldrehzahl /I_n^_x der Brennkraftmaschine wire

bistabilen Kippstufe 147 mit steigender Drehzahl im- der maximale Verschiebungswinkel c^, erreicht, dei

mer weiter vorverlegen. 30 genau dem Winkelabstand der beiden Schalter 105

Für die Vorverlegung sind die Verschiebeschaltun- und 108 entspricht.

gen nach Fig. 9 und Fig. 11 vorgesehen. Die Schal- Die Fig. 13 und 14 zeigen weitere Impulsdiatung nach Fig. 9 enthält die gleichen Hauptbaugrup- gramme zur genaueren Erläuterung der Funktionspen wie die Schaltung des zweiten Ausführungsbei- weise der Schaltung nach Fig. 9. Die Bezugsziffern spiels nach Fig. 5. In Fig. 9 sind deshalb >' .-!eichen 35 sind gleich wie in den Fig. 8 und 10. Die Impulsdia-Bezugszahlen wie in Fig. S verwendet. gramme nach Fig. 13 gelten für den Fall, daß die erste

Im Impulsgeber 101 sind abweichend ■ η der Verzögerungszeit f, kleiner als die Verzögerungszeit Schaltung nach Fig. 5 zwei Schalter 105,108 vorgese- t₂ ist, während der Fig. 14 der andere Fall zugrunde

hen, die nacheinander je einmal während einer Um- liegt, daß nämlich die Verzögerungszeit t₂ kleiner als

drehung der Nockenwelle vom Nocken 104 geschlos- 40 die Verzögerungszeit Z₁ ist. In beiden Fällen wird der

sen werden. Der erste Schalter 105 ist iber ein als Gesamtimpuls 174 um die größere der beiden Verzö-

RC-Glied ausgebildetes Differenzierglied 111 mit gerungszeiten vorverschoben. Im ersten Fall nach

dem Eingang einer ersten monostabilen Kippstufe 203 Fig. 13 ist dann die Vorderflanke des Impulses zu weit

und mit dem zweiten Eingang einer dritten bistabilen nach vorn verschoben, und vom Gesamtimpuls wird

Kippstufe 204 verbunden. Der zweite Schalter 108 45 der Teilimpuls 175 an der Vorderflanke abgezogen,

ist über ein weiteres als RC-Glied ausgebildetes Dif- so daß sich für das Ventil der Ansteuerimpuls 178

ferenzierglied 201 an den ersten Eingang einer vierten ergibt. Im zweiten Fall nach Fig. 14 ist dagegen die

bistabilen Kippstufe 202 und an den ersten Eingang Rückflanke des Impulses 174 zu weit nach vorn ver-

der dritten bistabilen Kippstufe 204 angeschlossen. schoben, so daß ein Impuls 175a an der Rückflanke

Der Ausgang der vierten bistabilen Kippstufe 202 50 anzufügen ist. Für das Ventil ergibt sich dann der

ist mit dem Nullstelleingang ο des Binärzählers 112 Steuerimpuls 178a.

verbunden. Die Ausgangselektrode des Kondensators Die Funktionsweise der Verschiebeschaltung nach 110 und der Ausgang der ersten r.ionostabilen Kipp- Fig. 9 wird im folgenden an Hand der Fig. 10 näher stufe 203 sind mit zwei Eingängen eines ersten UND- erläutert. Die erste monostabile Kippstufe 203 weist Gliedes 205 verbunden. Der Ausgang des ersten 55 als Impulsdauer genau die größere der beiden Verzö-UND-Gliedes 205 ist mit je einem Eingang von zwei gerungszeiten, nämlich t₂, auf. Sie wird beim Schließen UND-Gliedern 206 und 207 verbunden, mit deren des ersten Schalters 105 in ihren nicht stabilen Zuanderen Eingängen die beiden Ausgänge der dritten stand gekippt und gibt einen Ausgangsimpuls 172 ab. bistabilen Kippstufe 204 verbunden sind. Die Aus- Dieser Ausgangsimpuls 172 verhindert, daß vom gänge der beiden UND-Glieder 206 bzw. 207 sind ^6o Drehwinkelgeber 101 Impulse über das erste UND-an einen Vorwärts-Zähleingang ν bzw. einen Rück- Glied 205 zum Zweirichtungszähler 208 gelangen. wärts-Zähleingang r eines Zweirichtungszählers 208 Gleichzeitig mit der ersten monostabilen Kippstufe angeschlossen. Dem Zweirichtungszähler 208 ist ein 203 wird vom ersten Schalter 105 die dritte bistabile Dekoder 209 nachgeschaltet. Die einzige Ausgangs- Kippstufe 204 in ihren ersten stabilen Zustand geleitung des Dekoders 209 und der zweite Ausgang ⁶5 kippt. Sie sperrt damit das dritte UND-Glied 207 und der dritten bistabilen Kippstufe 204 sind mit zwei Ein- öffnet das zweite UND-Glied 206. gangen eines vierten UND-Gliedes 210 verbunden. Nach Ablauf der Verzögerungszeit t₂ kippt die erste dessen Ausgang erstens am einen Nullstelleingang ο monostabile Kippstufe 203 zurück und gibt damit den

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Weg für die Ausgangsimpulse des Drehwinkelgebers Ausgleich eines Unterschieds der beiden Verzöge-101 über die beiden UND-Glieder 205 und 206 frei. rungszeiten J₁ und I₂ dient die zweite monostabile Der Zweirichtungszähler 208 zählt in Vorwärtsrich- Kippstufe 191.

tung (Kurve 173), weil seinem Vorwärts-Zählein- Die Dauer des Ausgangsimpulses 175 der zweiten

gang ν die Ausgangsimpalse des Drehwinkelgebers 5 monostabilen Kippstufe 191 ist genau gleich der Dif-101 zugeführt werden. Der Nocken 104 dreht sich ferenz zwischen den beiden Verzögerungszeiten J₂- i,. weiter und schließt den zweiten Schalter 108, so daß Die zweite monostabile Kippstufe 191 wird genau

die Ausgangselektrode des Kondensators 201 einen dann ausgelöst, wenn die Schaltschwelie Eides ersten Spannungsimpuls 171 abgibt. Dieser Spannungsim- Schwellwertschalters 123 überschritten wird und dapuls 171 kippt die dritte bistabile Kippstufe 204 in io mit die erste bistabile Kippstufe 147 in ihren zweiten ihren zweiten stabilen Zustand. Damit wird das zweite stabilen Zustand kippt, wie es die Kurve 174 zeigt. UND-Glied 206 gesperrt und das dritte UND-Glied Solange die zweite monostabile Kippstufe 191 sich in 207 geöffnet, so daß die Ausgangsimpulse des Dreh- ihrem nicht stabilen Zustand befindet, bleibt das Winkelgebers 101 jetzt zum Rückwärts-Zähleingang r fünfte UND-Glied 192 gesperrt, so daß der Schaltverdes Zweirichtungszählers 208 gelangen. Der Zwei- ¹S stärker 149 erst ausgelöst wird, wenn der Ausgangsrichtungszähler 208 zählt rückwärts, und zwar ab der impuls 175 der zweiten monostabilen Kippstufe 191 binären Zahl, die beim letzten Vorwärtszählimpuls am abgelaufen ist. Für den ersten Schaltverstärker 149 Zähler stand. Mit dem Schließen des zweiten Schalters ergibt sich daher die Impulsform 178. Beim Impuls 108 wird gleichzeitig die vierte bistabile Kippstufe 202 178 ist die Vorderflanke weniger stark vorverschoben, in ihren ersten stabilen Zustand zurückgekippt. Sie a° Damit ist berücksichtigt, daß die Verzögerungszeit r, stellt dabei über den Nullstelleingang ο den Binärzäh- kleiner als die Verzögerungszeit t₂ ist. Die zweite moler 112 auf Null zurück, wie es Kurve 162 zeigt. nostabile Kippstufe 191 beeinflußt über das fünfte

Steht am Zweirichtungszähler 208 die binäre Zahl UND-Glied 192 das Einlaßventil der Brennkraftma-NuIl und ist gleichzeitig die dritte bistabile Kippstufe schine und über das sechste UND-Glied 193 das Aus-204 in ihrem zweiten stabilen Zustand, dann wird über ^a5 laßventil.

das vierte UND-Glied 210 die vierte bistabile Kipp- Falls die erste Verzögerungszeit f _t größer als die

stufe 202 in ihren zweiten stabilen Zustand gekippt, zweite Verzögerungszeit f₂ ist, muß man die Schaltung so daß sie den Binärzähler 112 freigibt. Die Aus- nach Fig. 9 in geeigneter Weise abändern. Es ist Iegangsspannung des Operationsverstärkers 120 steigt diglich erforderlich, an Stelle der beiden UND-Gliedamit treppenförmig nach Kurve 162 an, wie es schon 3° der 192 und 193 ODER-Glieder vorzusehen. Es erbei Fig. 6 erklärt wurde. geben sich dann die Impulsbilder nach Fig. 14. Der

Es sei nun z.B. angenommen, daß der Drehwinkel- Schaltverstärker 149 öffnet dann das zugehörige Eingeber 101 während des Kurbelwellendrehwinkels, der laßventil, wenn entweder die bistabile Kippstufe 147 zwischen dem Schließen des ersten Schalters 105 und oder die monostabile Kippstufe 191 ein positives Ausdem Schließen des zweiten Schalters 108 liegt, zwan- 35 gangssignal abgibt. Die monostabile Kippstufe 191 zig Impulse 160 abgibt. Zwischen den beiden Span- wird so angesteuert, daß sie von der Ausgangsflanke nungspitzen 161 und 171 liegen dann diese zwanzig des Impulses der bistabilen Kippstufe 147 in ihren Impulse 160. Bei einer sehr niedrigen Drehzahl über- nicht stabilen Zustand gekippt wird, so daß sich also deckt der Ausgangsimpuls 172 der ersten monostabi- der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 191 len Kippstufe 203 zwei solche Ausgangsimpulse 160, 4» an den Ausgangsimpuls der bistabilen Kippstufe 147 so daß der Zweirichtungszähler 208 bis 18 zählt und anschließt.

dann von der zweiten Spannungsspitze 171 auf Rück- Unter Umständen kann es erforderlich werden, die

wärts-Zählrichtung umgestellt wird. Bei dieser niedri- beiden Ventile über die Schaltverstärker 149 und 150 gen Drehzahl beginnt dann die Treppenspannung 162 überlappend anzusteuern, so daß beide Ventile nach Ablauf von achtzehn Impulsen 160 nach der 45 gleichzeitig geöffnet sind. Dann muß man an Stelle zweiten Spannungsspitze 171 anzusteigen. der monostabilen Kippstufe 191 zwei getrennte mo-

Dei einer sehr hohen Drehzahl überdeckt der Aus- nostabile Kippstufen vorsehen, eine für das Einlaßgangsimpuls 172 der ersten monostabilen Kippstufe ventil und eine für das Auslaßventil. Das ODER-203 dagegen z.B. achtzehn Impulse 160, so daß der Glied 190 kann dann wegfallen.
Zweirichtungszähler 208 nur noch bis 2 vorwärts und 5<> In der Schaltung nach Fig. 9 ist die Verschiebedann wieder zurürk zählt. Die Treppenspannung 162 schaltung ganz aus Bausteinen der digitalen Schalbeginnt in diesem Fall schon zwei Impulse 160 nach tungstechnik aufgebaut. Es ist aber auch möglich, die der zweiten Spannungsspitze 171 anzusteigen. Die binäre Zählfolge 173 der Verschiebeschaltung mit ei-Dauer der Ausgangsimpulse 172 der ersten monosta- ner in Analog-Technik aufgebauten Schaltung zu erbilen Kippstufe 203 ist genauso groß wie die größere 55 zeugen, und zwar nicht durch binäres Zählen, sondern der beiden Verzögerungszeiten f, und I₁ und füllt da- als Dreieckspannung.

her bei der Maximaldrehzahl H_n^ der Brennkraf tma- Zu diesem Zweck dient die Schaltung nach F i g. 11.

schine (siehe Fig. 8) genau den zeitlichen Zwischen- Eine bistabile Kippstufe 204 ist mit ihren Eingängen raum zwischen den beiden Spannungsspitzen 161 und an die beiden Schalter 105 und 108 angeschlossen. 171 aus. ^6o Der erste Ausgang der bistabilen Kippstufe 204 ist

Die Treppenspannung 162 ist daher bei der Dreh- mit dem Eingang einer monostabüen Kippstufe 211 zahl H_1n^ am weitesten vorverschoben. Mit fallender und der zweite Ausgang der bistabilen Kippstufe 204 Drehzahl wird der Einsatzpunkt der Treppenspan- mit einem ersten Eingang eines UND-Gliedes 212 nung 162 auf immer spätere Werte verschoben. Mit verbunden. Der Ausgang der monostabüen Kippstufe der bis jetzt beschriebenen Schaltungsanordnung sind ⁶S 211 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes beide Impulsflanken des Ausgangsimpulses 174 der 212 und mit dem Steuereingang einer ersten Konersten bistabilen Kippstufe 147 um die größere der stantstromquelle 213 verbunden. Die erste Konstantbeiden Verzögerungszeiten t₂ vorverschoben. Zum stromquelle 213 liegt zwischen der Plusleitung 122

17 18

und der Eingangselektrode eines Speicherkondensa- angeschlossen. Der Vorwärtszähleingang ν des zwei-

tors 215. Eine zweite Konstantstromquelle 214 liegt ten BinärzäbJers 222 ist mit dem Ausgang des Dreh

zwischen der Eingangselektrode des Speicherkonden- winkelgeber 101 verbunden. Dem zweiten ßinärzähsators 215 und Masse. Mit ihrem Steuereingang ist ler 222 ist ein Dekoder 223 nachgeschaltet, desser

der Ausgang des UND-Gliedes 212 verbunden. Die 5 einzige Ausgangsleitung mit einem zweiten Eingang

Spannung am Speicherkondensator 215 steuert einen des zweiten ODER-Gliedes 227 und mit einem Vor

Schwellwertschalter 216 an. wärtszähleingang ν eines zweiten Ringzählers 23C

Die Wirkungsweise der Verschiebeschaltung nach verbunden ist.

Fig. 11 ist etwas verschieden von der Schaltung nach Beide Ringzähler 228 und 230 weisen Synchroni-Fig. 9. Beim Schließen des ersten Schalters 105 wird *° siereingänge s auf, die an die Eingangsklemme 224 die monostabile Kippstufe 211 in ihren nicht stabilen angeschlossen sind. Dem zweiten Ringzähler 230 isi Zustand gekippt. Während der Dauer des Ausgangs- ein Dekoder 231 nachgeschaltet. Seine erste Ausimpulses der monostabilen Kippstufe 211 sind beide gangsleitung bleibt frei und die zweite, dritte unc Konstantstromquellen 213 und 214 gesperrt Wenn vierte Ausgangsleitung sind je an einen zweiten Ein die monostabfle Kippstufe 211 in ihren stabilen Zu- ^l5 gang der bistabilen Kippstufen 232, 233, 234 ange stand zurückkippt, wird die erste Kon^ctantstromquelle schlossen.

213 leitend und lädt den Speicherkondensator 215 Bei der Schaltung nach Fig. 12 wird der Kurbelauf. Wenn jetzt der zweite Schalter 108 geschlossen wellenwellenwinkel durch Zählen der Ausgangsimwird, kippt die bistabile Kippstufe 204 zurück und pulse des Drehwinkelgebers 101 gemessen. Zum Beimacht die Konstantstromquelle 214 leitend. Um si- ²⁰ spiel werden bei einem Vierzylindermotor im Abstand cherzustelien, daß der Speicherkondensator 215 erst von 90° Nockenwellenwinkel die Ventile der aufeinnach Ablauf der Impulsdauer der monostabilen Kipp- ander folgenden Zylinder ausgelöst. Wenn der Drehstufe entladen werden kann, ist das UND-Glied 212 winkelgeber 101 z.B. bei einer Kurbelwellenumdrevorgesehen. Die Stromstärken der beiden Konstant- hung 1000 Impulse abgibt, dann wird genau 25t Stromquellen 213 und 214 sind so eingestellt, daß der *5 Impulse nach dem Einlaßventil des erstem Zylinders Kondensator 215 mit gleicher Stromstärke aufgeladen das Einlaßventil des zweiten Zylinders betätigt. Vor und entladen wird. Die Höhe der Aufladespannung der Vorderflanke des Steuerimpulses 178 wird übei des Kondensators 215 hängt davon ab, wie lang die das erste ODER-Glied 225 der erste Binärzähler 22C Zeit zwischen dem Rückkippen der monostabilen auf Null gestellt, wenn das erste Einlaßventil ausgelöst Kippstufe 211 und dem Schließen des zweiten Schal- 3o wird. Gleichzeitig werden über die beiden Synchroniters 108 ist. Diese Aufladespannung ist damit um so siereingänge s die Ringzähler 228 und 230 auf eins niedriger, je höher die Drehzahl ist, und man hat damit zurückgestellt. Nach 250 Impulsen gibt die Ausgangsim wesentlichen den gleichen Spannungsverlauf wie leitung des Dekoders 221 einen Zählimpuls an der bei der Kurve 173in Fig. 10. Der Schwellwertschalter Ringzähler 228, so daß ein Ausgangssignal an dei 216 wird dann ausgelöst, wenn die Spannung am Spei- 35 zweiten Ausgangsleitung des Dekoders 229 entsteht cherkondensator 215 wieder zu Null geworden ist. Dadurch wird das zweite Einlaßventil ausgelöst. Das

In Fig. 4 ist gezeigt, wie das erste Ausfühningsbei- zweite Einlaßventil wird über den Schaltverstärkei spiel des Impulsgebers ergänzt werden muß, wenn die 225 wieder geschlossen, wenn die zweite Ausgangslei-Ventile einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine tung des Dekoders 231 ein Signal abgibt und damil angesteuert werden sollen. Beim zweiten Ausfüh- 40 die Kippstufe 232 zurückkippt. Das ist dann der Fall rungsbeispiel ist diese Ergänzung auf einfachere wenn 250 Impulse nach der Rückflanke des Impulses Weise möglich. Sie ist in Fig. 12 für die Einlaßventile 178 abgelaufen sind. Die Rückflanke des Impulses einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine dargestellt. 178 stellt nämlich über die Umkehrstufe 226 und das

Die Schaltung nach Fig. 12 enthält einen ersten Bi- ODER-Glied 227 den zweiten Binärzähler 222 aul

närzähler 220 mit nachgeschaltetem Dekoder 221. 45 Null zurück.

Der Zähleingang ν ist mit dem Ausgang des Drehwin- Es sind also für die Vorderflanken der Steuerim-

kelgebers 101 verbunden. An den Nullstelleingang υ pulse die Zähler 220 und 228 und für die Rückflanker

ist über ein erstes ODER-Glied 225 eine Eingangs- der Steuerimpulse die Zähler 222 und 230 zuständig

klemme 224 angeschlossen. Die Eingangsklemme 224 250 Impulse nach dem zweiten Ventil wird dann da;

ist mit dem Ausgang des ersten Schaltverstärkers 149 so dritte Ventil und weitere 250 Impulse später das vierte

verbunden, der das Einlaßventil des ersten Zylinders Ventil ausgelöst.

ansteuert. Die einzige Ausgangsleitung des Dekoders Die gleiche Schaltung wie in Fig. 12 ist für die Aus-

221 ist erstens mit dem ersten ODER-Glied 225 und laßventile nochmals erforderlich. Insgesamt geseher

zweitens mit dem Vorwärtszähleingang ν eines Ring- ist der Schaltungsaufwand aber wesentlich kleiner als

zählers 228 verbunden. Dem Ringzähler 228 ist ein 55 bei der Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiel!

Dekoder 229 nachgeschaltet, dessen erste Ausgangs- nach Fig. 4.

leitung freibleibt. Die zweite, die dritte und die vierte An Stelle des dargestellten elektromagnetischer Ausgangsleitung sind mit je einem ersten Eingang ei- Drehwinkelgebers 101 kann man beim zweiten Ausner bistabilen Kippstufe 232 bzw. 233 bzw. 234 ver- führungsbeispiel mit Vorteil auch einen optoelektrobunden. Diese bistabilen Kippstufen 232, 233, 234 ^6o nischen Geber verwenden. Der optoelektronische steuern Schaltverstärker 235,236,237 an. Von diesen Geber hat den Vorteil, daß er noch mehr Impulse prc Schaltverstärkern werden die Einlaßventile des zwei- Kurbelwellenumdrehung abgeben kann als der elek ten bis vierten Zylinders der Brennkraftmaschine be- tromagnetische Geber. Damit wird die Steuergenautätigt. igkeit weiter erhöht, und der Hauptvorteil der digita

An die Eingangsklemme 224 ist ferner über eine ⁶5 len Schaltung, nämlich die verzögerungsfreie Anpas

Umkehrstufe 226 und ein zweites ODER-Glied 227 sung an Drehzahländerungen, kann voll ausgenutz

ein Nullstelleingang ο eines zweiten Binärzählers 222 werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (39)

21 Ol Patentansprüche:

1. Impulsgeber für eine elektrohydraulische oder elektropneumatische Steuerungseinrichtung S für wenigstens ein Einlaß- und wenigstens ein Auslaßventil einer Brennkraftmaschine, bei dem die Steuerimpulse für die beiden Ventile in ihrer Phase verschiebbar, in ihrer Länge modulierbar und mit der Kurbelwellendrehung synchronisier- *o bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß elektronische Mittel zur Synchronisation, Längsmodulation und gegenseitigen Phasenverschiebung vorgesehen sind, beide Impulse ein von der Kurbelwellendrehzahl unabhängiges Tastverhältnis *5 aufweisen und um einen von der Drehzahl unabhängigen Kurbelwellenwinkel verschoben sind.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator (13), ein Speicherkondensator (17) und ein Spannungs-Zeit- *° Umsetzer (20) vorgesehen sind.

3. Impulsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation der Impulse mit der Kurbelwellendrehzahl ein monostabiler Multivibrator (12) vorgesehen ist, dem »5 drehzahlsynchrone Steuerimpulse zugeführt werden, die ihn in seinem nicht stabilen Zustand kippen, und der in seinem nicht stabilen Zustand den Integrator (13) in die Null-Lage zurückstellt.

4. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator (13) und drei Kombinationen eines Speicherkondensators (17, 18, 19) mit einem Spannungs-Zeit-Umsetzer (20, 21, 22) vorgesehen sind.

5. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Integrator (13) und je einem der Speicherkondensatoren (17,18,19) je ein Impedanzwandler (14,15,16) eingeschaltet ist, der vorzugsweise als Emitterfolger (36, Sl) ausgebildet ist.

6. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 2 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (13) als Miller-Integrator ausgebildet ist.

7. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Zeit-Umsetzer aus einer zur Entladung des Speicherkondensators (43) dienenden Konstantstromquelle und einer Kippstufe besteht, wobei die Kippstufe so ausgebildet ist, daß sie in ihren ersten, stabilen Zustand kippt, wenn die Spannung am Speicherkondensator (43) unter einen unteren Schwellwert absinkt, und daß sie in ihren zweiten, instabilen Zustand kippt, wenn die Spannung am Speicherkondensator einen oberen Schwellwert übersteigt.

8. Impulsgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Sperren der Konstantstromquelle vorgesehen sind.

9. Impulsgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Sperren der Konstantstromquelle des dritten Spannungs-Zeit-Umsetzers (22) von einem Impulsausgang (33) des zweiten Spannungs-Zeit-Umsetzers (21) betätigbar sind.

K). Impulsgeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsausgang des ersten Spannungs-Zeit-Umsetzers (20) an einen ersten Impulsverstärker (25) angeschlossen ist, daß der Impulsausgang des zweiten Spannungs-Zeit-Umsetzers (21) über eine Umkehrstufe (23) an einen ersten Eingang eines UND-Gliedes (24) angeschlossen ist, daß Tier Ausgang des dritten Spannungs-Zeit-Umsetzers (22) an einen zweiten Eingang des UND-Gliedes (24) angeschlossen ist und daß der Ausgang des UND-Gliedes (24) an den Eingang eines zweiten Impulsverstärkers (26) angeschlossen ist.

11. Impulsgeber nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung weiterer Steuerimpulse für jeden weiteren Steuerimpuls ein Paar von Kombinationen eines Speicherkondensators mit einem Spannungs-Zeit-Umsetzer vorgesehen ist, daß bei jedem Paar von Kombinationen die Mittel zum Sperren der Konstantstromquelle des zweiten Spannungs-Zeit-Umsetzers vom Impulsausgang des ersten Spannungs-Zeit-Umsetzers berärigbar sind und daß für jedes Paar von Kombinationen eine weitere Umkehrstufe und ein weiteres UND-Glied vorgesehen sind.

12. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Variation des Tastverhältnisses und der Phasenverschiebung der Impulse den Spannungs-Zeit-Umsetzern über zweüe Eingangsklemmen (32) zeitabhängige Korrekturspannungen zuführbar sind.

13. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Impulsen, deren Frequenz zur Kurbelwellendrehzahl proportional und deren Tastverhältnis von der Kurbelwellendrehzahl unabhängig ist, ein von einem Drehwinkelgeber (101) angesteuerter Treppenspannungsgenerator (100) vorgesehen ist, dem Schwellwertschalter (123,124,125,126) nachgeschaltet sind.

14. Impulsgeber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelgeber (101) ein sich synchron mit der Kurbelwelle drehendes Zahnrad (102) enthält, dessen Zähne aus ferromagnetischem Material bestehen und bei der Drehung des Zahnrads in einer Spule (107) elektrische Impulse induzieren.

15. Impulsgeber nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung des Treppenspannungsgenerators (100) ein Schalter (105) vorgesehen ist, der bei jeder Nockenwellenumdrehung einmal von einem Nocken (104) geschlossen wird.

16. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Treppenspannungsgenerator (100) einen Binärzähler (112) enthält, dessen Ausgänge über gewichtete Addierwiderstände (113,114,115,116) an einen Eingang einer Verstärkerstufe angeschlossen sind, die vorzugsweise als Operationsverstärker (120) ausgebildet ist.

17. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Schwellwertschalter (123, 124 bzw. 125, 126) über eine bistabile Kippstufe (147 bzw. 148) ein Ventil ansteuern.

18. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich einer Einschaltverzögerungszeit (f,) und einer Ausschaltverzögerungszeit (/₂) der elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung eine elektronische Verschiebeschaltung vorgesehen ist, weicht

21 Ol

die Flanken der Ausgangsimpulse des Impulsgebers um drehzahlunabhängige Zeiten vorverschiebt.

19. Impulsgeber nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschaltung beide Flanken der Ausgangsimpulse des Impulsgebers um die größere der beiden Verzögerungszeiten (i, bzw. I₇) vorverschiebt.

20. Impulsgeber nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschaltung der Vorderflanke des vorverschobenen Ausgangsimpulses (174) des Impulsgebers um die Differenz der beiden Verzögerungszeiten (J₂ — f,) zurückverschiebt, wenn die erste Verzögerungszeit (Z₁) kleiner als die zweite Verzögerungszeit (i₂) ist.

21. Impulsgeber nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschaltung die Rückflanke des vorverschobt-nen Ausgangsimpulses (174) des Impulsgebers um die Differenz der beiden Verzögerungszeiten (/, — t₂) zurück- ao verschiebt, wenn die Einschaltverzogerungszeit (/,) größer als die Ausschaltverzögerungszeit (t₂) ist.

22. Impulsgeber nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung der Verschie- »5 beschaltung zwei Schalter (105,108) vorgesehen sind, die nacheinander bei jeder Nockenwellsnumdrehung einmal von dem Nocken (104) geschlossen werden.

23. Impulsgeber nach Anspruch 18 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschaltung eine monostabile Kippstufe (203), eine dritte und eine vierte bistabile Kippstufe (204, 202), einen Zweirichtungszähler (208) und einen Dekoder (209) enthält.

24. Impulsgeber nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (105) mit dem Eingang der monostabilen Kippstufe (203) und mit dem zweiten Eingang der dritten bistabilen Kippstufe (204) verbunden ist und daß der zweite Schalter (108) mit dem ersten Eingang der dritten bistabilen Kippstufe (204) und mit dem ersten Eingang der vierten bistabilen Kippstufe (202) verbunden ist.

25. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß den Schaltern (105,108) je ein Differenzierglied nachgeschaltet ist, das vorzugsweise als RC-Glied (111,201) ausgebildet ist.

26. Impulsgeber nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Zähleingängen (v, r) des Zweirichtungszählers (208) je ein UND-Glied (206, 207) vorgeschaltet ist.

27. Impulsgeber nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Eingang der UND-Glieder (206, 207) über ein drittes UND-Glied (205) einerseits mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe (203) und andererseits mit dem Ausgang des Drehwinkelgebers (101) verbunden ist.

28. Impulsgeber nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Eingang der beiden UND-Glieder (206,207) mit einem der Ausgänge der driUen bistabilen Kippstufe (204) verbunden ist.

29. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der dritten bistabilen Kippstufe (204) und ein Ausgang des Dekoders (209) über ein viertes UND-Glied (210) an den zweiten Eingang der vierten bistabilen Kippstufe angeschlossen sind.

30. Impulsgeber nach Anspruch 18 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschaltung eine bistabile Kippstufe (204), eine monostabile Kippstufe (211), einen Speienerkondensator (215) sowie je eine Konstantstromquelle (213 bzw. 214) zur Aufladung bzw. Entladung des Speicherkondensators (215) enthält.

31. Impulsgeber nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalter (104, 108) an die beiden Eingänge der bistabilen Kippstufe (204) angeschlossen sind.

32. Impulsgeber nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausgang der bistabilen Kippstufe (204) mit dem Eingang der monostabilen Kippstufe (211) verbunden ist, daß der zweite Ausgang der bistabilen Kippstufe (204) und der Ausgang der monostabilen Kippstufe (211) über ein UND-Glied (212) an den Eingang der zweiten Konstantstromquelle (214) angeschlossen sind und daß der Ausgang der monostabilen Kippstufe (211) an den Eingang der ersten Konstantstromquelle (213) angeschlossen ist.

33. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich unterschiedlicher Verzögerungszeiten beim Offnen und Schließen der Ventile eine zweite Verschiebeschaltung (190 bis 193) vorgesehen ist.

34. Impulsgeber nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge der bistabilen Kippstufen (147 und 148) (siehe Fig. 9) über ein ODER-Glied (190) eine monostabile Kippstufe (191) angeschlossen ist, daß zwei Schaltverstärkern (149,150) je ein UND-Glied (192,193) vorgeschaltet ist und daß an jedes UND-Glied (192 bzw. 193) eine der bistabilen Kippstufen (147 bzw. 148) und der Ausgang der monostabilen Kippstufe (191) angeschlossen ist.

35. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 13 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerimpulse für den Ventile weiterer Zylinder aus den Ansteuerimpulsen für die Ventile des ersten Zylinders durch elektronische Zähler gebildet werden, die einerseits an an den Drehwinkelgeber (101) und andererseits an die zu den Ventilen des ersten Zylinders gehörenden Schaltverstärker (149, 150) angeschlossen sind.

36. Impulsgeber nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Binärzähler (220) mit Dekoder (221) und in Reihe dazu ein erster Ringzähler (228) mit Dekoder (229) vorgesehen ist, daß ein zweiter Binärzähler (222) mit Dekoder (223) und in Reihe dazu ein weiterer Ringzähler (230) mit Dekoder (231) vorgesehen ist.

37. Impulsgeber nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtszähleingänge (v) der beiden Binärzähler (220,222) an den Ausgang des Drehwinkelgebers (101) angeschlossen sind.

38. Impulsgeber nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereingänge (s) der Ringzähler (228, 230) direkt und die Nullstelleingänge (o) der Binärzähler (220, 222) über ODER-Glieder (225, 227) mit dem Ausgang (224) des ersten Schaltverstärker (149) verbunden sind.

21 Ol 761

39. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 36 Verändern der Impulsaufnehmer sowohl in Phasenbis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- lage als auch in Impulsdauer einstellen. Auch hier sind gangsleitungen der Dekoder (229, 231) mit Ein- somit mechanische Vorrichtungen notwendig, um die gangen von bistabilen Kippstufen (232, 233, 234) Steuerimpulse für die Ventile zu ändern,
verbunden sind, die über Schaltverstärker (235, 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 236, 237) weitere Einlaßventile ansteuern. elektronischen Impulsgeber zur Steuerung von wenig

stens zwei Ventilen zu schaffen. Die Ventile müssen dabei bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel ge-

öffnet und über einen von der Kurbelwellendrehzahl

ι» unabhängigen Kurbelwellenwinkel offen gehalten

werden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgeber An den Impulsgeber ist damit die Aufgabe gestellt,

für eine elektrohydraulische oder elektropneuma- wenigstens zwei voneinander verschiedene Impulse zu tische Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Ein- liefern, die erstens mit Steuerimpulsen mit stark laß- und wenigstens ein Auslaßventil einer Brenn- >5 wechselnder Frequenz synchronisierbar sein müssen, kraftmaschine, bei dem die Steuerimpulse für die die zweitens ein frequenzunabhängiges Tastverhältnis beiden Ventile in ihrer Phase verschiebbar, in ihrer haben und die drittens gegeneinander eine fre-Länge modulierbar und mit der Kurbelwellendrehung quenzunabhängige Phasenverschiebung aufweisen, synchronisierbar sind. Insbesondere muß es auch möglich sein, sich teilweise

Bei Versuchsmotoren wird die elektrohydraulische ^a° überschneidende Impulse zu erzeugen,
oder elektropneumatische Steuerung der Ventile ei- Die Steuerimpulse sollen entweder von einem Ver-

ner Brennkraftmaschine angewandt. Sie hat den teiler mit nur einer Schaltebene oder von einem ma-Zweck, das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei gnetischen oder photoelektrischen Impulsgeber ersehr hohen Drehzahlen dadurch zu verbessern, daß zeugt werden können.

die Ventile schneller geöffnet und geschlossen werden »5 Nach Möglichkeit soll ein einziger Steuerimpuls bei können, als es mit einer mechanischen Betätigung jeder Kurbelwellenumdrehung genügen, um im Imdurch die Nockenwelle möglich wäre. Der öffnungs- pulsgeber die Impulse zur Steuerung aller Ventile eiquerschnitt kann damit im zeitlichen Mittel über die nes Mehrzylindermotors zu erzeugen.
Öffnungszeit vergrößert und die Füllung der Zylinder Eine Lösung ergibt sich nach der Erfindung da-

verbessert werden. 3«> durch, daß elektronische Mittel zur Synchronisation,

Es wurde schon versucht, die für die Ventilsteue- Längenmodulation und gegenseitigen Phasenverrung erforderlichen elektrischen Impulse mit einem Schiebung vorgesehen sind, beide Impulse ein von der elektrischen Verteiler zu erzeugen. Da sich jedoch die Kurbelwellendrehzahl abhängiges Tastverhältnis aufSteuerimpulse für Einlaß- und Auslaßventile unter weisen und um einen von der Drehzahl unabhängigen Umständen schon bei einem einzelnen Zylinder über- 35 Kurbenwellenwinkel verschoben sind,
schneiden müssen, werden bei mehrzylindrigen Mo- Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbil-

toren Verteiler mit mehreren Schaltebenen erforder- düngen sind nachstehend an Hand eines in der Zeich-Iich. Die Verteiler haben außerdem die bekannten nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beNachteile mechanisch betätigbarer Schalter, wie Kon- schrieben und erläutert. Es zeigt
taktprellen und Kontaktabbrand. Bei der Anwendung *o Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Impulsgebers,
elektrohydraulischer und elektropneumatischer Ven- Fig. 2 das Schaltbild einer Kombination von Impe-

tilsteuerungen für Versuchsmotoren und spezielle danzwandler, Speicherkondensator und Spannungs-Hochleistungsmotoren wird zusätzlich die Forderung Zeit-Umsetzer nach Fig. 1,

gestellt, daß der Öffnungszeitpunkt und die öffnungs- Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an

dauer der Ventile verstellbar sein müssen. 45 verschiedenen Stufen des Impulsgebers,

Bekannt ist auch eine Vorrichtung, bei der ausge- Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Erweiterung des

hend von Impulsen eines mit der Kurbelwelle gekup- ersten Ausführungsbeispiels,

pelten Wechselstromgenerators die Steuerimpulse für Fig. 5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausfüh-

Ein- und Auslaßventile gebildet werden. Die Phasen- rungsbeispiels,

lage des Ausgangssignals des Wechselstromgenerators 5< > Fig. 6 bis 8 Diagramme zur Erläuterung der F ig. 5, ist proportional dem Kurbelwelienwinkel und die Fig. 9 und 11 Blockschaltbilder von Verschiebe-

Spannungsamplitude zur Drehzahl. Wird nun dieses schaltungen zum zweiten Ausführungsbeispiel, Ausgangssignal in seiner Phase verschoben, dann las- Fig. 10, 13, 14 Diagramme zur Erläuterung dei

sen sich aus der Ausgangsspannung des Wechselspan- Fig. 9,

nungsgeneratorsdie Steuerimpulse für die Ventile ge- 35 Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Erweiterung des winnen. Mit zunehmender Drehzahl erhöht sich die zweiten Ausführungsbeispiels. Amplitude der den SchweUwertschakem zugeführten Das Blockschaltbild in Fig. 1 zeigt einen Impulsge

Spannung, und somit vergrößert sich auch die Impuls- ber für das Auslaß- und das Einlaßventil eines Zylin dauer des SchweHwertschalter-Ausgangssignals. ders einer Brennkraftmaschine. Ein bistabiler Multi Diese erfolgt mechanisch. Für eine mehrzyündrige So vibrator 11 nrit einem Irapulseingang 10 ist über einei Brennkraftmaschine wird der Aufwand an mechani- monostabilen Multivibrator 12 mit einem Integrate sehen Einrichtungen für die Steuerung der Ein- und 13 verbunden. Der Ausgang des Integrators 13 ist mi Auslaßventile daher beachtlich hinsichtlich Umfang drei Impedanzwandlern 14,15,16 verbanden. An da and Kosten. Ausgang des ersten Impedanzwandlere 14 Bt über ei

Außerdem sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ⁶S nen ersten Speicherkondensator 17 and emen erstei sich das Schließen und Offnes der Ventile über Mar- Spanmings-ZeSt-Urasetzer 20 ein erster Impulsver kienmgen auf der Kurbelwelle t. Die Steue- stärker 25 angeschlossen. In gleicher Weise ist as dö rungsimpulse für die Ventile lassen sich hier durch zweiten Impedanzwandler 15 ober den zweiten Spei