DE2325479A1

DE2325479A1 - Verfahren und anordnung zur drehzahlabhaengigen einstellung des zuendwinkels einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2325479A1
Application number: DE2325479A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Decker; Rudolf Mueller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-05-19
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE2325479C3; FR2229870A1; FR2229870B1; DE2325479B2; GB1472184A; US3934563A

Description

.2325473

TOEKSWA&BIfEEK
Aktiengesellschaft
5180 Wolfsburg

Unsere Zeichent K 1513
1702-Pt-Hu/Sa

18.5.73

Verfahren und Anordnung zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur drehzahiabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine_s bei dem über Markierungen an einem rotierenden Teil der Maschine und. diesen zugeordnete ortsfeste Aufnehmer ein Integrator in. einem vorgegebenen Intervall mit einer elektrischen Größe angesteuert und aus dem am Ende des Intervalls vorliegenden Integrationsergebnis ein zeitrichtiges Zündsignal gewonnen wird.

Zur Lösung des nicht nur für den einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine, sondern auch für die Verminderung des Anteils schädlicher Bestandteile in den Abgasen der Maschine wichtigen Problems dejc Einstellung des Zündzeitpunktes und damit des gegen einen festen Bezugszeitpunkt, bei einer Kolbenmaschine in der Regel OE, gemessenen Zündwinkels ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt geworden, das unter Vermeidung zusätzlicher mechanischer VerStellglieder,

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wie Fliehkraftregler, auf digitalem Wege arbeitet. Dieses aus der deutschen Patentschrift 1 917 389, 46 k, 3/00, bekannte Verfahren arbeitet mit zwei Impulsfolgen, die synchron mit den periodischen Umdrehungen eines Teils der Brennkraftmaschine erzeugt werden. Dies wird bei der in der Patentschrift beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels einer rotierenden Zahnscheibe erreicht. Die Impulse einer der Impulsfolgen werden während eines vorgegebenen Zeitintervalls gespeichert, so daß am Ende dieses Zeitintervalls in einem Zähler als Integrationsergebnis eine Impulszahl gespeichert ist, die proportional der jeweiligen Drehzahl der Maschine ist. Außerdem werden bei dem bekannten Verfahren die Impulse einer zweiten, ebenfalls zu den Umdrehungen des Teils der Maschine synchronen Impulsfolge solange gezählt und gespeichert, bis sich ein vorbestimmter Summenwert der beiden gespeicherten Impulszahlen ergibt. Sobald dieser vorbestimmte Summenwert erreicht ist, erzeugt das bekannte Verfahren ein zeitrichtiges Zündsignal.

Bei dem bekannten Verfahren ist es zumindest ohne erheblichen Aufwand nicht möglich, eine nichtlineare Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu realisieren. Diese Möglichkeit bietet ein erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnetes Verfahren, daß das vorgegebene Intervall ein konstantes Winkelintervall ist, das sich zwischen einer ersten und einer zweiten Markierung erstreckt, und daß die elektrische (xröße und/oder die Integrationskonstante des Integrators drehzahlabhängig entsprechend einer nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl geändert wird.

Ein erstes .^sentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie nicht, wie der eben behandelte Stand der Technik,

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ein Zeitintervall, sondern ein konstantes Winkelintervall verwendet. Demgemäß ist das Integrationsergebnis umgekehrt proportional der jeweiligen Drehzahl der Maschine. Bei Verwendung einer digitalen, d.h. mit Impulsen, arbeitenden Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht demgemäß das rotierende Teil der Maschine nicht mit Mitteln zur Impulserzeugung, wie Zähnen, versehen zu werden, sondern lediglich mit Markierungen, die das konstante ■Winkelintervall definieren. Ein weiteres, durch dieses erste wesentliche Merkmal der Erfindung erst ermöglichtes Merkmal ist darin zu sehen, daß, ganz allgemein gesprochen, der Integrationsvorgang während des konstanten Winkelintervalls drehzahlabhängig beeinflußt wird. Bei einem analog arbeitenden Verfahren nach der Erfindung wird der Integrator mit einer elektrischen Spannung angesteuert, deren Amplitude bei vorgegebenen Drehzahlwerten geändert wird. Es ist aber auch möglich, bei diesen vorgegebenen Drehzahlwerten, die dann mittels eines Drehzahlmessers schnell erfaßt werden müssen, die Integrationskonstante des Integrators ändernde Umschaltungen im Kreise des Integrators vorzunehmen.

Eine andere Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, daß der Integrator ein Impulszähler ist und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Impulszahlen innerhalb des Winkelintervalls geändert wird. Sobald also die im Impulszähler gespeicherte Impulszahl während des festen Winke lintervalls einen bestimmten Wert erreicht, erfolgt die Umschaltung auf eine höhere Frequenz, wobei Lage und Höhe dieser Frequenzspränge oder Frequenzstufen durch den Verlauf der nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl gegeben sind. Hier erfolgt also letztlich eine Annäherung an den

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nichtlinearen Verlauf dieser Kurve durch ein Polygon.

In aller Regel ist der Zündwinkel nicht nur von der Drehzahl der Maschine, sondern auch von der Belastung derselben abhängig. Diese Lastabhängigkeit läßt sich erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch berücksichtigen, daß das Integrationsergebnis im Sinne einer Differenzbildung mit einem lastabhängigen Signal verknüpft und das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt. Zu diesem Zweck kann nach Beendigung des Winkelintervalls der Integrator mit einer von der Drehzahl unabhängigen Zeitkonstante entladen und bei Gleichheit seines Speicherwertes mit dem lastabhängigen Signal das Zündsignal erzeugt werden. Auch diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl bei analoger als auch bei digitaler Arbeitsweise der zur Durchführung des Verfahrens dienende! Anordnung realisiert werden. Die drehzahlunabhängige Zeitkonstante kann beispielsweise bei digitaler Auslegung der Anordnung durch Ansteuern des Impulszählers mit Impulsen einer konstanten Frequenz im rückwärts zählenden Sinne erzielt werden.

Bereits bei der Berücksichtigung der Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Maschine nimmt die Erfindung, wie dargelegt, eine Annäherung des nichtlinearen Verlaufs durch eine Polygonkurve vor. Das Entsprechende kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch bei der Lastabhängigkeit geschehen, indem das lastabhängige Signal durch einen Lastsensor in Stufen verändert wird, von denen jede Stufe eine Änderung der Einstellung des Zündwinkels um denselben Wert hervorruft. Hierzu kann ein weiterer Integrator in dem Winkelintervall mit einer weiteren elektrischen Größe angesteuert und diese und/oder seine Integrationskonstante durch den Lastsensor verändert wer-

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den; als lastabhängiges Signal wird dann das Integrationsergebnis im zweiten Integrator am Ende des Winkelintervalls "benutzt. Auch hier läßt sich sowohl eine analoge als auch eine digitale Anordnung zur Durchführung des Te rfahrens mit einfachen Mitteln schaffen."Eine analoge Lösung sieht beispielsweise vor, daß der weitere Integrator mit einer weiteren elektrischen Spannung angesteuert wird, deren Amplitude bei vorgegebenen Lastwerten geändert wird. Ebenso gut kann der weitere Integrator aber auch ein weiterer Impulszähler sein und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten weiteren Impulsfolge angesteuert werden, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Lastwerte innerhalb des Winkelintervalls geändert wird. Die Lage dieser Frequenzsprünge ist analog wie bei der Drehzahlabhängigkeit gegeben durch den idealen Verlauf der Abhängigkeit des Zündwinkels von der Last der Maschine.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, und zwar unabhängig davon, ob dieses analog oder digital arbeitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Teil der Maschine in einem das Winkelintervall definierenden Abstand voneinander zwei Markierungen trägt, deren Lage bezüglich der Stellungen des Teils bei einer bestimmten Betriebsphase des Teils, bei einer Kolbenmaschine vorzugsweise OT, definiert ist und die bei laufender Maschine in einem der Drehzahl umgekehrt proportionalen zeitlichen Abstand die als Annäherungsschalter ausgebildeten ortsfesten Aufnehmer,in diesen Steuersignale für die angeschlossenen Integratoren erzeugend, passieren, die in durch die Zahl der unterschiedlichen Zündzeitpunkte der Maschine gegebener Zahl und Anordnung vorgesehen sind. Hier wird besonders deutlich, daß die Erfindung impulserzeugende Teile, beispielsweise eine Zahnscheibe, vermeidet, die durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, sondern daß an einem rotie-

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renden Teil der Maschine lediglich Markierungen vorgesehen zu sein brauchen, die ortsfest angeordnete Aufnehmer beim Drehen ■passieren. Diese ortsfesten Aufnehmer erzeugen beim Passieren der Markierungen Impulse oder Signale, die ihrerseits die Zuführung der elektrischen Größen zu den Integrat-oren veranlassen bzw. beenden. Die Markierungen können in einfacher Weise durch örtliche Materialänderungen, also beispielsweise Stifte oder Löcher, in dem rotierenden Teil der Maschine gebildet sein. Beispielsweise können die Markierungen an der Schwungscheibe der Maschine vorgesehen sein, während die Aufnehmer getriebeflansehseitig an dem Kurbelgehäuse der Maschine angeordnet sind. Zweckmäßigerweise werden die Markierungen und die Aufnehmer auf demselben Radius liegen. Die Tatsache, daß die Markierungen nur in geringer Anzahl vorhanden sein müssen - zur Definition des konstanten Winkelintervalls genügen zwei Markierungen -, macht eine Umkonstruktion ohnehin vorhandener Maschinenteile zur Bildung der Markierungen überflüssig. Auch brauchen keine zusätzlichen bewegten Teile, wie beispielsweise eine Zahnscheibe, vorgesehen zu werden. Dies gilt umso mehr, als die Markierungen, wie oben dargelegt, in einfacher Weise durch örtliche Materialänderungen gewonnen werden können.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erwähnten beiden Markierungen, soweit es sich um eine Kolbenmaschine handelt, 80° bzw. 40° vor OT, bezogen auf die Aufnehmer, angeordnet. Was Zahl und Anordnung der Aufnehmer betrifft, so richten sie sich nach der Zahl der Zündzeitpunkte der Maschine. Handelt es sich um eine Vierzylindermaschine, bei der jeweils zwei Zylinder gleichzeitig zünden, so wird man zwei Aufnehmer um 180° gegeneinander und um 90 gegen OT versetzt anordnen. Die Markierungen sind dann beiden Paaren von jeweils gleichzeitig zündenden Zylindern zugeordnet.

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Es kann zweckmäßig sein, eine dritte Markierung an dem rotierenden Teil derart anzuordnen, daß sie bei Ausfall der übrigen Teile der Anordnung eine Notzündung, bei einer Kolbenmaschine im OT, hervorruft.

Verständlicherweise läßt sich eine Vielzahl von Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeben. Wenn daher im folgenden auf eine spezielle digital arbeitende Anordnung eingegangen wird, soll dies keine Beschränkung der Erfindung bedeuten.

Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch, aus, daß an einen Oszillator konstanter Frequenz ein erstes die Frequenz'der von dem Oszillator erzeugten Impulse herauf- oder herabtransformierendes Netzwerk angeschaltet ist, das sowohl auf einen ersten Impulszähler arbeitet als auch von ihm zur Erzeugung der Frequenzänderungen beim Erreichen der vorgegebenen Impulszahleη Umschaltsignale erhält, und daß dem ersten Impulszähler zur Auswertung des Integrationsergebnisses über das erste Netzwerk nach Umschaltung durch das von der zweiten Markierung erzeugte Steuersignal Impulse mit einer konstanten Auswertefrequenz zugeführt werden. Hier erfolgt also die Erzeugung der Impulse mittels eines Oszillators, beispielsweise eines Quarzoszillators, um die erforderliche Genauigkeit der Zündzeitpunktverstellung in einem großen Temperaturbereich und über lange Betriebszeiten sicherzustellen. Einer Abnutzung unterworfene mechanische Teile sind vermieden, zumal auch das Zusammenwirken der Markierungen mit den Aufnehmern ohne mechanische Berührung, allein durch Annäherung und Entfernen der Markierungen von den Aufnehmern, erfolgt.

Die Änderung der Frequenz der dem Impulszähler zugeführten Impulse zur Berücksichtigung der Drehzahlabhängigkeit erfolgt in

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einfacher Weise durch Umschaltungen innerhalb des Netzwerks, wobei diese Umschaltungen zweckmäßigerweise über elektronische Schalter bekannter Bauart vorgenommen werden.

Zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit des Zündwinkels wird man die Anordnung so erweitern, daß an den Oszillator ein zweites, die Frequenz der von dem Oszillator erzeugten Impulse herauf- oder herabsetzendes Netzwerk angeschaltet ist, das von dem Lastsensor Umschaltsignale zur Erzeugung der Frequenzänderungen bei den vorgegebenen Lastwerten erhält und ausgangsseitig mit einem zweiten Impulszähler verbunden ist, und daß beide Impulszähler auf eine Vergleichsschaltung arbeiten, die dann das Zündsignal erzeugt, wenn in dem ersten Impulszähler das Integrationsergebnis durch die Impulse mit der Auswertefrequenz auf einen von dem lastabhängigen Signal abhängigen Wert verändert ist. Die Impulserzeugung für die Drehzahlabhängigkeit und die Lastabhängigkeit erfolgt also in demselben Oszillator, und es sind zwei Netzwerke vorgesehen, um aus dieser einen erzeugten Impulsfrequenz die sowohl bei der Berücksichtigung der Drehzahlabhängigkeit als auch bei derjenigen der Lastabhängigkeit erforderlichen verschiedenen Frequenzen abzuleiten. Bei einer ausgeführten Anordnung hat sich ein Oszillator mit einer Frequenz von 1 MHz bewährt, und zur Berücksichtigung der Drehzahlabhängigkeit sind drei Umschaltungen vorgesehen,nämlich bei etwa 4000 U/min auf 200 kHz, bei etwa 1550 U/min auf etwa 500 kHz und bei etwa 1150 U/min auf etwa 830 kHz. Im Rahmen der Lastabhängigkeit sind bei dieser ausgeführten Anordnung zehn Stufen von jeweils 12,5 kHz vorgesehen, wobei jede dieser Frequenzstufen eine Änderung des Zünd^ winkeis um ein Grad Kurbelwellenwinkel bewirkt.

Weiterhin ist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung so ausgelegt, daß die zweite Markierung eine Umschaltung des ersten Impulszählers auf Rückwärtszählung (für

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die Impulse mit der Auswertefrequenz) verursacht und die Vergleichsschaltung das Zündsignal bei Gleichheit beider Impulszählerstände erzeugt. Natürlich ist es grundsätzlich auch, möglich, nach. Beendigung des konstanten Winkelintervalls eine Aufwärtszählung mit dem ersten Impulszähler vorzunehmen, jedoch wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Schaltung besonders einfach. .

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, von denen die Figuren 1, 2 und 3 teils in Ansicht,teils im Seitenschnitt Anordnung und Ausbildung der Markierungen sowie der Aufnehmer erkennen lassen. Figur 4 ist das Blockschema der in Figur 5 i^m einzelnen dargestellten Schaltung, während die Figuren 6 und 7 das theoretische Prinzip der Erfindung zusammenfassen.

Betrachtet man zunächst Figur 1, so ist dort die Getriebeflänschseite eines Kurbelgehäuses 1 wiedergegeben, auf dem zwei Aufnehmer 2 und 3 sich diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Aufnehmer sind in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise als Annäherungsschalter ausgebildet. Auch der weitere Aufbau des Kurbelgehäuses interessiert hier nicht, da es genügt, wenn dieses die Möglichkeit zur Befestigung der Annäherungsschalter bietet.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in einem senkrechten Schnitt und in Vorderansicht die Schwungscheibe 4 der Brennkraftmaschine, die auf demselben Hadius wie die Aufnehmer 2 und 3 in diesem Ausführungsbeispiel drei Markierungen 5, 6 und 7 trägt. Beim Betrieb der Maschine werden also die Markierungen 5» 6 und 7 i*¹ dieser Reihenfolge an den beiden Aufnehmern 2 und 3 vorbeibewegt und erzeugen in diesen Signale. Diese Signale sind tun 180° Kurbelwellenwinkel gegeneinander versetzt,, so daß. sie zwei Zünd-

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Zeitpunkte definieren, die ebenfalls um 180° Kurbelwellenwinkel gegeneinander versetzt sind. Demgemäß dienen die Aufnehmer 2 und 3 jeweils zur Erzeugung von Zündsignalen für Zylinder der Maschine, die zum selben Zeitpunkt gezündet werden.

Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, sind die Markierungen 5> 6 und 7 in diesem Ausführungsbeispiel durch in die Schwungscheibe 4 eingelassene Stifte gebildet. Grundsätzlich wäre es auch möglich, statt der durch die Stifte gebildeten örtlichen Materialanhäufungen Löcher oder Vertiefungen in der Schwungscheibe 4 als Markierungen zu verwenden.

Die Markierungen sind in diesem Ausführungsbeispiel in einem gegenseitigen Abstand von 40 Kurbelwellenwinkel angeordnet, so daß also Markierung 5 80 , Markierung 6 40 vor OT liegen. Markierung 7 liegt unmittelbar auf der Winkelstellung OiE; sie stellt lediglich eine HOtmarkierung dar, die eine Zündung bei OT hervorrufen soll, wenn die übrigen Teile der Zündverstellanordnung ausgefallen sind.

In dem Blockschaltbild der Figur 4 finden sich die Aufnehmer 2 und 3 wieder, während die Markierungen 5> 6 und J hier nicht dargestellt sind. Die durch die Markierungen in den Aufnehmern 2 und 3 erzeugten Signale gelangen über jeweils einen Speicher 10 und 11 zu einer den Aufnehmern ebenfalls individuell zugeordneten Zündeinrichtung 12 bzw. 13 und bewirken dort eine Freigabe nur einer der beiden Zündvorrichtungen 12 und 13, da, wie eingangs dargelegt, die Markierungen 5 bis 7 beiden Aufnehmern 2 und 3 und damit allen Zylindern zugeordnet sind.

Die übrige. Teile der in Figur 4 dargestellten Schaltung sind aber beiden Aufnehmern 2 und 3 gemeinsam zugeordnet. Da es sich

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hier tun eine digitale Anordnung handelt, sind die Integratoren als Impulszähler ausgebildet. Hier sind zwei Impulszähler 14 und 15 vorgesehen, von denen der erste Impulszähler 14 zur Berücksichtigung der Drehzahlabhängigkeit und der zweite Impulszähler 15 zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit des Zündwinkels dient. Zur Erzeugung der Impulse dient ein 1 MHz-Oszillator 16, dem ein erstes Netzwerk 17 und ein zweites Netzwerk 18 nachgeschaltet sind. Diese beiden Netzwerke sind in diesem Ausfünrungsbeispiel umschaltbare Frequenzteiler, wobei das erste Netzwerk 17 zur Erzeugung der die Drehzahlabhängigkeit berücksichtigenden Frequenzänderungen und das zweite Netzwerk 18 zur Erzeugung der die Lastabhängigkeit berücksichtigenden Frequenzänderungen dienen. Wie durch die Schalteinheit 19 angedeutet, wird der Frequenzteiler 18 von einem an sich bekannten Lastsensor, beispielsweise einer TJhterdruckdose im Saugrohr, umgeschaltet. Demgegenüber erfolgt die Umschaltung innerhalb des Frequenzteilers 17» wie durch die Leitung 20 angedeutet, von dem ihm zugeordneten ersten Impulszähler 14 her, nämlich dann, wenn durch Erreichen einer bestimmten Impulszahl an dem ersten Impulszähler 14 innerhalb des konstanten Winkelintervalls angezeigt wird, daß ein vorbestimmter Drehzahlwert überschritten wird.

Beide Zähler Η und 15 zählen zunächst innerhalb des konstanten Winkelintervalls, das in Figur 3 gegeben ist durch den Winkel zwischen den beiden Markierungen 5 und 6. Die Aufwärtszählung beider Zähler 14 und 16 wird beendet durch ein in den Aufnehmern 2 und 3 von der zweiten Markierung hervorgerufenes Signal. Während aber beim Zähler I5 jede weitere Zählung nunmehr unterbleibt, erfolgt in dem hier angenommenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung eine Umschaltung des ersten Impulszählers 14 auf Rückwärtszählung mit einer konstanten Impulsfrequenz, beispielsweise 500 kHz, die durch Umschaltung in dem ersten Frequenzteiler I7 gewonnen wird. Die jeweils in beiden

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Zählern 14 uncL 15 gespeicherten Impulszahlen werden der "Vergleichsschaltung 21 zugeführt, die dann an die Zündeinrichtungen 12 und 13 das Zündsignal abgibt, wenn der Stand des Impulszählers 14 durch Rückwärtszählung der Impulse mit der konstanten Auswertefrequenz identisch geworden ist mit dem Zählerstand des ■zweiten Impulszählers 15· Damit ist der Zündwinkel also bestimmt durch die Differenz zwischen dem gegebenenfalls nicht linear von der Drehzahl abhängigen Stand des Impulszählers 14 und dem ebenfalls möglicherweise nicht linear von der Last abhängigen Zählerstand des zweiten Impulszählers 15·

An dieser Stelle sei ergänzt, daß verständlicherweise auch weitere Einflußgrößen aufgeschaltet werden können. Beispielsweise kann man daran denken, bei Kaltstart in Abhängigkeit von der Motortemperatur eine Verschiebung der Verstellcharakteristik der Anordnung für die Zündwinkelverstellung in Richtung Spät- oder Frühzündung vorzunehmen.

Betrachtet man nun die ausgeführte Schaltung gemäß Figur 5> so sind in dieser Figur dieselben Bezugszeichen wie bisher verwendet. Im übrigen arbeitet die Schaltung wie folgt:

Sobald die erste Markierung 5 (siehe Figur 3) beispielsweise an dem als Annäherungsschalter ausgebildeten Aufnehmer 2 vorbeibewegt wird, gibt dieser Aufnehmer einen Impuls an den Operationsverstärker 22 ab, der über den Schmidt-Trigger 23 und das Exklusiv-Oder-Gatter 24 in das den Speicher 10 darstellende Schieberegister gelangt. Über die Gatter 25 und 26 und die Transistoren 27» 28 und 29 setzt der Speicher 10 vorbereitend die Zündspule 30 unter Spannung. Die den ersten und zweiten Impulszähler 14 bzw. 15 bildenden Zähler 34 bis 37 bzw. 31» 32 und 33 sind zurückgestellt durch den letzten Zündimpuls.

An dieser Stelle sei lediglich darauf hingewiesen, daß die andere

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Zündeinrichtung 13» die also um 180° Kurbelwellenwinkel gegenüber den von der Zündspule 30 erzeugten Impulsen versetzte Zündimpulse erzeugen soll, identisch aufgebaut ist wie die Zündeinrichtung 12. .

Der erste Impulszähler 14 enthält in diesem Ausführungsbeispiel vier Zähler 34 bis 37» clie ebenfalls über den als Schieberegister ausgeführten Speicher 10 angesteuert werden. Sobald nämlich, wie eben angedeutet, das erste Signal von dem Aufnehmer 2 gekommen ist, läßt der Speicher 10 in die Zähler 34 bis 37 Impulse mit einer ersten Frequenz einlaufen. Diese Impulse werden aus einer Impulsfolge abgeleitet, die in dem Quarzoszillator gewonnen sind. Sobald eine vorgegebene Impulszahl in dem Speicher 14 erreicht ist, erfolgt über den Frequenzteiler 17 eine Frequenzumschaltung, so daß in dem ersten Impulszähler 14 nunmehr eine weitere Zählung, aber mit anderer Frequenz, erfolgt. Diese Umschaltung wird in der Regel mehrfach erfolgen, damit eine möglichst gute Annäherung der erzielten Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl an die optimale Kurve erfolgt.

Nach einer Drehung der Schwungscheibe um 40 Kurbelwellenwinkel wird die zweite Markierung 6 wirksam und ruft ein zweites Signal in dem Annäherungsschalter 2 hervor. Auch dieses Signal gelangt über den Operationsverstärker 22, den als integrierter Schaltkreis ausgeführten Schmidt-Trigger 23 und das Exklusiv-Oder-Gatter 24 zu dem Schieberegister 10, das nunmehr den Oszillator auf die konstante Auswertefrequenz schaltet und gleichzeitig die Zähler 34 bis 37 auf Rückwärtszählung umschaltet.

Zur Gewinnung eines lastabhängigen Zählwertes betätigt eine an das Saugrohr angeschlossene Unterdruckdose 58 den zehnstufigen,

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nach einem Code arbeitenden Schalter 19» der im Ansteuerkreis der vier Gatter 39 "bis 42 liegt, die ihrerseits den Frequenzteiler 18 bilden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Schalters wird also eine, bestimmte Impulsfrequenz dem zur Berücksichtigung der Lastabhängigkeit dienenden Impulszähler zugeführt. Wie bereits erläutert, sind die einzelnen Frequenzstufen so gewählt, daß jede eine Änderung der Lage des Zündzeitpunktes um eine Einheit des Zündwinkels, also beispielsweise ein Grad, bewirkt.

Auch die Arbeitszeit des zweiten Impulszählers 15 ist auf den konstanten Winkelbereich begrenzt. Sobald also die zweite Markierung 6 (vergleiche Figur 5) am Aufnehmer 2 vorbeibewegt wird und dort ein Signal erzeugt, wird eine weitere Zählung im Impulszähler 15 unterbunden.

Beide Impulszähler 14 und 15 arbeiten auf die Vergleichsschaltung 21, die mit mehreren Gattern ausgerüstet ist, von denen die mit 43 his 52 bezeichneten Gatter den eigentlichen Vergleich der gespeicherten Impulszahlen vornehmen und die mit 53 his 58 bezeichneten Gatter dann das der Impulsaufbereitung dienende Monoflop 59 ansteuern, wenn durch die Rückwärtszählung der erste Impulszähler 14 einen Zählerstand erreicht hat, der identisch mit dem gespeicherten Zählerstand des zweiten Impulszählers 15 ist.

Der eigentliche Zündfunken wird dadurch erzeugt, daß das Schieberegister 10 über die Transistoren 27, 28 und 29 die Zündspule 30 von der Spannung abschaltet.

Wird die Markierung 7 (vergleiche Figur 3) wirksam, so bewirkt sie eine Zündung bei OT dann, wenn die elektronische Zündeinrichtung ausfällt. Die Zündspule 30 wird dann über das Schieberegister

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(oder 60, sofern der zweite Aufnehmer 3 in Betracht kommt) von der Batterie spannung getrennt und erzeugt dadurch "bei OT den Zündfunken.

Der Schmidt-Trigger 23a hat die Aufgabe, beim Einschalten der Zündanordnung, d.h. dann, wenn die Aufnehmer 2 und 3 zwischen den Markierungen 5, 6 und 7 (vergleiche Figur 3) stehen, ein vorprogrammiertes Setzen der Schieberegister 10 und 60 vorzunehmen. .

Betrachtet man nun die Diagramme nach den Figuren 6 und 7» so geben sie nochmals in Zusammenfassung das Prinzip der Erfindung wieder.

In Figur 6 ist der Yerlauf der gespeicherten Impulszahl s in den beiden Impulszählern über der Zeit t angegeben. Betrachtet man eine bestimmte Drehzahl, so ist der durch die beiden ersten Markierungen 5 und 6 (vergleiche Figur 3) gegebene konstante Winkelbereich darstellbar durch einen konstanten Zeitbereich a. Es sei aber darauf hingewiesen, daß dies nur für einen bestimmten Drehzahlwert gilt. Der Zündwinkel ζ ist bestimmt durch diesen Intervallwert a und den weiteren Vert b, der durch die Aufladungen der beiden Impulszähler am Ende des Intervalls a gegeben ist.

Die drehzahlabhängige Aufladung des ersten Impulszählers 14 (vergleiche Figur 4) erfolgt zunächst gemäß dem Verlauf 70, bis im Punkt 71 eine Impulszahl si gespeichert ist. Das bedeutet, daß ein bestimmter Drehzahlwert n1 (siehe Figur 7) erreicht ist, in dem gemäß der Abhängigkeit des Zündwinkels ζ von der Drehzahl η eine Abweichung von der linearen Kurve vorliegt. Zur Berücksichtigung dieser Hichtlinearität, d.h. zur Abbildung des Verlaufs der Kurve ζ über η in dem Diagramm nach Figur 6, erfolgt nunmehr die

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Umschaltung auf eine andere Impulsfrequenz, wodurch sich eine in diesem Ausführungsbeispiel steilere Aufladekurve 72 ergibt. Diese Umschaltung wird in der Regel mehrfach erfolgen, so daß der Verlauf von s innerhalb des Intervalls a gleichsam ein Polygon darstellt.

Am Ende des Intervalls a, d.h. beim Wirksamwerden der zweiten Markierung 6, erfolgt nunmehr die anhand Figur 5 beschriebene Verknüpfung der beiden Impulszähler, und es erfolgt solange eine Rückwärtszählung am ersten Impulszähler, bis Gleichheit der beiden gespeicherten Impulszahlen vorliegen. Diese Rückwärtszählung wird durch den Kurvenast 73 in Figur 6 angedeutet; sobald dieser in diesem Falle die Linie schneidet, die der im zweiten Impulszähler gespeicherten Impulszahl entspricht, liegt die erwähnte Bedingung für die Erzeugung des Zündimpulses vor, so daß dieser um den Frühzündungswinkel ζ gegen OT versetzt erzeugt wird.

Wie diese Betrachtung zeigt, ist unter der nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl im Sinne der Erfindung auch eine einen Knick aufweisende Kurve zu verstehen. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Hubkolbenmaschinen beschränkt, sondern auch bei Kreiskolbenmaschinen und immer dann möglich, wenn ein Zündzeitpunkt drehzahlabhängig eingestellt werden muß. Grundsätzlich ist es verständlicherweise auch möglich, die Lastabhängigkeit nicht in Stufen, sondern kontinuierlich zu berücksichtigen. Auch hier kann eine analoge elektrische Größe, also beispielsweise eine Spannungsamplitude, einem Integrator zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der Last kontinuierlich oder in Sprüngen geändert wird. Zur Gewinnung einer kontinuierlich

mit Änderungen der Last geänderten elektrischen Größe kann man beiein
spielsweise/Hitzdrahtelement im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine vorsehen, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Ansauggeschwindigkeit ändert und der demgemäß ein Anzeichen für die Betriebsweise der Maschine ist. Schließlich sind Vereinfachungen der als

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Ausführungsbeispiele der Erfindung angegebenen Schaltungen möglich, beispielsweise in der Weise, daß die beiden Zähler zu einem einzigen Zähler zusammengefaßt werden, der über eine ihm eingangsseitig zugeordnete Verknüpfungsschaltung wahlweise mit den beiden elektrischen Größen, also bei einer digitalen Anordnung mit den beiden Impulsreihen, beaufschlagt wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

1.J Verfahren zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei dem über Markierungen an einem rotierenden Teil der Maschine und diesen zugeordnete ortsfeste Aufnehmer ein Integrator in einem vorgegebenen Intervall mit einer elektrischen Größe angesteuert und aus dem am Ende des Intervalls vorliegenden Integrationsergebnis ein zeitrichtiges Zündsignal gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Intervall ein konstantes Winkelintervall ist, das sich zwischen einer ersten und einer zweiten Markierung erstreckt, und daß die elektrische Größe und/ oder die Integrationskonstante des Integrators drehzahlabhängig entsprechend einer nichtlinearen Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator mit einer elektrischen Spannung angesteuert wird, deren Amplitude bei vorgegebenen Drehzahlwerten geändert wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator ein Impulszähler ist und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Impulszahlen innerhalb des Winkelintervalls geändert wird.

4· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsergebnis im Sinne einer Differenzbildung mit einem lastabhängigen Signal verknüpft und das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Winkelintervalls der Integrator mit einer vor-

- gegebenen drehzahlunabhängigen Zeitkonstante entladen und bei Gleichheit seines Speicherwerts mit dem lastabhängigen Signal das Zündsignal erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß das lastabhängige Signal durch einen Lastsensor in Stufen ver-_ ändert wird, von denen jede Stufe eine Änderung der Einstellung des Zündwinkels um denselben Wert hervorruft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Integrator in dem Winkelintervall mit einer weiteren elektrischen Größe angesteuert und diese und/oder seine Integrationskonstante durch den Lastsensor verändert wird, und daß als lastabhängiges Signal das Integrationsergebnis am Ende des Winkelintervalls benutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Integrator mit einer weiteren elektrischen Spannung angesteuert wird, deren Amplitude bei vorgegebenen Lastwerten geändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Integrator ein weiterer Impulszähler ist und mit einer außerhalb der Maschine erzeugten weiteren Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz bei Erreichen vorgegebener Lastwerte innerhalb des Winkelintervalls geändert wird.

10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Teil (4) der Maschine in einem das Winkelintervall definierenden Abstand voneinander zwei Markierungen (5, 6) trägt, deren Lage

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bezüglich der Stellung des Teils (4) bei einer "bestimmten Betriebsphase, bei einer Kolbenmaschine vorzugsweise OT, definiert ist und die bei laufender Maschine in einem der Drehzahl umgekehrt proportionalen zeitlichen Abstand die als Annäherungsschalter ausgebildeten ortsfesten Aufnehmer (2, 3)» in diesen Steuersignale für die angeschlossenen Integratoren (14» 15) erzeugend, passieren, die (14, 15) in durch die Zahl der unterschiedlichen Zündzeitpunkte der Maschine gegebener Zahl • und Anordnung vorgesehen sind.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (5, 6) durch örtliche Materialänderungen an dem rotierenden Teil (4) gebildet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (5, 6) an der Schwungscheibe (4) der Maschine vorgesehen sind.

13· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (2, 3) getriebeflanschseitig an dem Kurbelgehäuse (1) der Maschine angeordnet sind.

14· Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kolbenmaschine die beiden Markierungen (5, 6) 80° bzw. 40° vor OT, bezogen auf die Aufnehmer, angeordnet sind.

15· Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14» dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Markierung (7) derart angeordnet ist, daß sie bei Ausfall der übrigen Teile der Anordnung eine Hotzündung hervorruft.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 zur Durchführung

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des "Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 "bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß an einen Oszillator (16) konstanter Frequenz ein erstes, die Frequenz der von dem Oszillator (16) erzeugten Impulse herauf- oder herabtransformierendes Netzwerk (ij) abgeschaltet ist, das sowohl auf einen ersten Impulszähler (14) arbeitet als auch von ihm zur Erzeugung der Frequenzänderungen "beim Erreichen der vorgegebenen Impulszahlen Umschaltsignale erhält, und daß dem ersten Impulszähler (14) zur Auswertung des Integrationsergebnisses über das erste Netzwerk (17) nach Umschaltung durch das von der zweiten Markierung (6) erzeugte Steuersignal Impulse mit einer konstanten Auswertefrequenz zugeführt werden.

17· Anordnung nach Anspruch 16 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß an den Oszillator (16) ein zweites, die Frequenz der von dem Oszillator (I6) erzeugten Impulse herauf- oder herabsetzendes Netzwerk (18) angeschaltet ist, das von dem Lastsensor (38) Umschaltsignale zur Erzeugung der Frequenzänderungen bei den vorgegebenen Lastwerten erhält und ausgangsseitig mit einem zweiten Impulszähler (15) verbunden ist, und daß beide Impulszähler (I4i 15) auf eine Vergleichsschaltung (21) arbeiten, die dann das Zündsignal erzeugt, wenn in dem ersten Impulszähler (14) das Integrationsergebnis durch die Impulse mit der Auswertefrequenz auf einen von dem lastabhängigen Signal abhängigen Wert verändert ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Markierung (6) eine Umschaltung des ersten Impulszählers (14) auf Rückwärtszählung verursacht und die Vergleichsschaltung (21) das Zündsignal bei Gleichheit, beider Impulszählerstände erzeugt.

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