DE2555197A1

DE2555197A1 - Vorrichtung zur regelung der vorzuendung

Info

Publication number: DE2555197A1
Application number: DE19752555197
Authority: DE
Inventors: Rene De Maillard
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1976-06-24
Also published as: DE2555197C3; FR2294337A1; ES443324A1; DE2555197B2; IT1051458B; GB1532786A; FR2294337B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Vorzündung in einem Verbrennungsmotor.

Die Bedeutung dieser Frage ist allgemein bekannt, denn eine zweckmässig geregelte Vorzündung führt zu einer Herabsetzung des Kraftstoffverbrauchs und der durch den Motor verursachten Luftverschmutzung,

Das Ausmaß der Vor- oder Spätstellung der Zündung bei einem Verbrennungsmotor ergibt sich in erster Linie aus der Größe eines elektrischen Rechteckimpulses, der von

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Telefon [Ό821) 93077

Telegr.-Adr.; ELPATENT — Augsburg ^ostscheckkon'o y„-cie> Sc5TC-509 Dejtsche ?jnk. A3 Ajgsburg <to -N-. 08 34

Neue TeL-Nr. 570089

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dem Funkenüberschlag an der Zündkerze des Bezugszylinders erzeugt wird und von einer auf der Motorschwungscheibe angebrachten Markierung festgelegt wird. Anschliessend wird der Rechteckimpuls verglichen mit der zwischen zwei aufeinanderfolgende Zündungen des Bezugszylinders liegenden Zeitspanne.

Das dem oberen Totpunkt (OT) des Zylinders entsprechende Signal wird beispielsweise von einem etwa 5 mm großen Spalt abgegeben, der in den Rand der Motorschwungscheibe geschnitten ist, wobei der Spalt einem induktiven Geber gegenübersteht. Das von diesem Spalt ausgehende Signal ist unter anderem proportional dem Abstand zwischen Schwungscheibe und Geber und der Drehzahl der Schwungscheibe. Es ist erforderlich, das von dem Spalt ausgehende Nutzsignal von dem auf die Rauhigkeiten der Schwungscheibe und der Rundlaufabweichung der Schwungscheibe zurückzuführenden Störsignal zu trennen, und zwar bei variablen Drehzahl- und Abstandsverhältnissen.

Zu diesem Zweck arbeitet man heute mit verschiedenen Regelungsarten:

1) nach einem ersten System wird ein elektrischer Schaltkreis mit von der Motordrehzahl und der Amplitude des Nutzsignals abhängiger Schwelle verwendet;

2) nach einem zweiten System erfolgt eine Steuerung des Erregerstroms der Signalaufnehmerspule, um die Größe des Nutzsignals weitestmöglich konstant zu halten;

3) nach einem dritten System erfolgt eine Steuerung des Verstärkungsgrades, um ein Signal konstant zu halten, unabhängig davon, welches Signal zu messen ist.

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Bei dem erstgenannten System ist eine Einstellung der Zeitkonstanten der variablen Schwelle für niedrige und hohe Motordrehzahlen erforderlich, was wegen der unterschiedlichen Schwungscheibendurchmesser schwierig ist.

Die Schaltung des zweiten Systems beeinflußt den Erregerstrom des Gebers und damit die Änderung seiner Impedanz, wodurch sich Schwierigkeiten beim Schutz gegen Störungen bei niedrigem Erregerstrom ergeben können, der einer hohen Impedanz entspricht.

Bei dem oben erwähnten dritten System müssen Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad eingesetzt werden, wodurch Störschwingungen und damit ein Pendeln von Seiten des Steuerkreises auftreten können.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich diese Nachteile beseitigen.

Das Erfindungsprinzip besteht darin, daß die Zunahme des Störsignals durch eine Herabsetzung des Verstärkungsgrades einer geeigneten Schaltung, und zwar im Verhältnis der Zunahme der Störsignale, kompensiert wird. Auf diese Weise wird der Störsignalpegel gehalten, damit er mit den Daten der in der Schaltungsfolge anschliessenden Kreise kompatibel ist.

Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zur Regelung der Vorzündung, mit einem Signalerzeuger für die Erzeugung eines ersten, dem Funkenüberschlag an der Zündkerze eines Bezugszylinders des Verbrennungsmotors entsprechenden elektrischen Signals sowie einem Signalerzeuger für die Erzeugung eines zweiten, dem oberen Totpunkt entsprechenden zweiten elektrischen Signals, dadurch ausgezeichnet,

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daß dieses zweite Signal einerseits als Eingangssignal an das aktive Element eines Schaltkreises mit variabler Verstärkung und andererseits als Steuersignal an den gleichen Schaltkreis mit variabler Verstärkung nach dem Durchlaufen eines Gleichrichterkreises mit großer Zeitkonstante im Vergleich zu den Störerscheinungen geführt wird.

Diese Einwirkung auf das Eingangssignal erlaubt dessen Dynamik herabzusetzen und es in einen engeren Bereich zurückzuführen, woraufhin es neuerdings verstärkt und durch einen Schaltkreis mit variabler Schwelle geleitet werden kann, um noch einige seiner Störungen zu beseitigen, bevor es unter günstigeren Bedingungen an den Eingang einer bistabilen Kippstufe gelangt, an deren zweitem Eingang das erste, oben definierte elektrische Signal anliegt.

Vorteilhafterweise wird die Abtasteinrichtung für die Vorzündung an den Ausgang der bistabilen Kippstufe über einen Filterkreis angeschlossen. Infolgedessen wird der Abtastteil der Vorrichtung unabhängig von dem Rest der Vorrichtung und kann nötigenfalls ausgetauscht werden, ohne daß eine Nacheichung erforderlich ist.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine Blockschaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Erläuterung der Form der Signale am Ausgang der wesentlichen Abschnitte der Vorrichtung;

Fig. 2 ein Schaltungsdetail der Vorrichtung nach Fig.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 sind 10 und 11 die beiden

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Eingänge der Vorrichtung, an denen die Signale aufgenommen werden, die von den an geeigneten Punkten des Fahrzeugs angebrachten Gebern ausgehen. Am Punkt 10 ergibt sich ein Signal, das von einem gegenüber der Schwungscheibe angeordneten Geber erzeugt wird, wenn vor ihm ein in die Schwungscheibe, mindestens 20 versetzt gegenüber dem oberen Totpunkt geschnittener Spalt vorbeiläuft. Das von diesem Spalt ausgehende elektrische Signal, das die in Fig. 1 unterhalb des Punktes 10 angegebene Form hat, ist proportional einerseits dem Abstand der Schwungscheibe vom Geber und andererseits der Motordrehzahl. Es entsteht eine Überlagerung eines auf den Vorübergang eines Spaltes vor dem Geber und eines auf die Rauhigkeit der Schwungscheibe zurückzuführenden Signals. Am Punkte 11 entsteht ein elektrisches Signal, das von ä.nem in Beziehung zu der Zündkerze des Bezugszylinders stehenden Geber erzeugt wird. Ein Generator 12 liefert einen konstanten Gleichstrom zur Speisung der Wicklung des an dem Punkte 10 angebrachten Gebers.

Der von dem Punkt IO ausgehende elektrische Stromkreis wird in die Stromzweige 13 und 14 aufgeteilt. Der obere Zweig 13 führt an den Eingang eines Pressers 15, während der untere Zweig 14 an einen zweiten Eingang des Pressers 15 gelangt, nachdem er einen Verstärker 18 und einen Gleichrichterkreis 19 durchlaufen hat. Der Ausgang des Pressers 15 ist an einen ersten Eingang einer bistabilen Kippstufe 21 über eine Serienschaltung eines Verstärkers 16 und einer Schaltung 17 mit variabler Schwelle geführt. Der von dem Punkt 11 ausgehende elektrische Kreis führt zu dem zweiten Eingang der Kippstufe 21 über einen Anpassungskreis 20. Der Ausgang der bistabilen Kippstufe 21 ist über einen Leistungsverstärker 22 und eine Anpaesungstrennstu-

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-οίε 23 an eine Ablesevorrichtung 24 geschaltet. Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die Formen der aufeinanderfolgenden Signale sind in Fig.l am Ausgang der jeweiligen Schaltungen angegeben, in denen sie auftreten.

Der Presser 15 stellt einen Schaltkreis mit zwischen etwa 1 und 1/50 variabler Verstärkung dar. Er nimmt einerseits unmittelbar ein von dem OT-Geber 10, der dem einen konstanten Gleichstrom erzeugenden Generator 12 zugeordnet ist, ausgehendes Signal auf und andererseits über eine Steuerelektrode das Signal, das über den Verstärker 18 und die Gleichrichterschaltung 19 gelaufen ist. Diese Gleichrichterschaltung 19 hat eine solche Zeitkonstante, daß das von dem Geber 10 ausgehende Nutzsignal mit großer Amplitude eine sekundäre Wirkung gegenüber dem durch die Rauhigkeiten der Schwungscheibe gelieferten Storsignal hat. Diese Zeitkonstante beträgt größenordnungsmassxg 10 ms. Der Preseerl5 stellt eine Transistorschaltung dar, deren Widerstand durch den Pegel des an die Transistorbasis gelegten Signals bestimmt wird. Wenn das Störsignal nach Verstärkung in 18, Gleichrichtung und Filterung in 19, einen als zu hoch anzusehenden Betrag (zwischen 8 und 10 mV) erreicht, wird das sich ergebende Signal an die Baäs des Transistors in der Schaltung 15 geführt, deren Widerstand im Vergleich zu dem an dem Kollektor abnimmt. Am Ausgang des Pressers 15 ergibt sich somit eine Erhöhung des Signal/ Rausch-Verhältnisses gegenüber demjenigen des Signals am Eingang. Dieses verarbeitete Signal wird in der Schaltung 16 verstärkt und durchläuft dann den Schaltkreis 17 mit variabler Verstärkung, der nur bei erhöhter Drehzahl oberhalb von 1500 Umdr/min arbeitet und auf die Amplituden-

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spitzen des Nutzsignals einwirkt. Mit dieser Schaltung
lassen sich die restlichen Störsignale hinter dem Presserkreis 15 ausschalten.

Das den Schaltkreis 17 mit variabler Verstärkung verlassende Signal wird dem Eingang der bistabilen Kippschaltung 21 zugeführt und schaltet diese Hppschaltung ab,
die bei der Aufnahme des von dem Geber 11 herrührenden
Signals an einem anderen Eingang eingeschaltet worden war.

Bei jeder Umdrehung der Antriebsschwungscheibe des Fahrzeugmotors erhält man somit ein Rechteckspannungssignal
am Ausgang der bistabilen Kippschaltung 21, und die Größe des Spannungssignals ist ein Maß für die Zündverstellung des Verbrennungsmotors. Die Form dieses Rechtecksignals
ist in Fig. 1 am Ausgang der bistabilen Kippschaltung 21 angegeben. Dieses Rechtecksignal wird anschliessend mit
der Zeit, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen des Bezugszylinders vergeht, d.h. mit der einer Motorumdrehung entsprechenden Zeit mit Hilfe des Ablesegalvanometers 24 verglichen. Das aus der bistabilen Kippschaltung 21 austretende Signal durchläuft einen Leistungsverstärker 22 und dann einen Trennkreis 23, bevor es das Ablesegalvanometer 24 erreicht, so daß sich sehr gut formierte Rechtecksignale ergeben, die infolgedessen ein der Zündverstellung proportionales numerisches Signal bilden.

Der Trennkreis 23 und das anschliessende Galvanometer 24 bilden den Ableseteil der Vorrichtung, der von dem übrigen Vonichtungsteil abgetrennt und ausgetauscht werden
kann, ohne daß eine Nacheichung erforderlich ist, was
auf die Verwendung einer stabilisierenden Zenerdiode des Schaltkreises 23 zurückzuführen ist, die in der Ausführungsform nach Fig. 2 gezeigt wird.

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Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen, bei denen die Störsignale durch Anwendung einer Gegenkopplung bekämpft werden, bei der an den Eingang des Kreises ein Teil des am Ausgang gewonnenen Signals zurückgeführt wird, arbeitet die erfindungsgemäße Schaltung mit einer Kompensation durch Kompression des Gesamtsignals. Das am Eingang 10 auftretende Signal wird aufgenommen und wird verarbeitet, aber das am Ausgang erscheinende Signal wird nicht mehr weiterbehandelt. Auf diese Weise werden alle mit der Gegenkopplung verbundenen Nachteile umgangen.

Fig. 2 gibt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig.l wieder. Dem Eingang 10 nach Fig. 1 entsprechen die Bauteile 100, 101 in Fig. 2. Das Bauteil 100 bezeichnet den in den Rand der Motorschwungscheibe geschnittenen Spalt. Die erfindungsgemäße Steuerung umfaßt einen Geber 101, der beispielsweise aus einem kleinen Solenoid mit 1000 bis 2000 Drahtwindungen auf einem Ferritkern besteht. Der Geber ist an dem Fahrzeug gegenüber der Schwungscheibe mittels eines Diagnoseanschlusses von Bleistiftstärke befestigt. Das Solenoid des Gebers 101 wird durch den Gleichstromgenerator 12 mit den beiden Transistoren T2 und T3 mit einem konstanten Gleichstrom versorgt. Eine 12V-Stromquelle liegt an dem Diagnoseanschluß zwischen der Klemme 102 und Masse 103. Diese Stromquelle versorgt die gesamte Vorrichtung. Dem Eingang 11 in Fig. 1 entsprechen die Bauteile 110 und 111 in Fig. 2. Das Bauteil 110 bezeichnet den Bezugszylinder des Motors, und der Geber 111 ist ein Magnetkern mit öffnung in Form einer Zange, die um die Zündleitung des Bezugszylinders gelegt ist. Der den Geber 111 zugeordnete Schaltkreis 20 stellt einen von dem Geber abhängigen einfachen Anpassungskreis dar. Dabei handelt es sich um eine Einrichtung, die nicht genauer beschrieben zu werden braucht. Der Anpassungskreis 20 ist mit seinem Aus-

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gang über eine Diode 104 mit der Basis des ersten Transistors T9 der bistabilen Kippschaltung 21 verbunden.
Gemäß der Erfindung ist der Spalt in der Motorschwungscheibe 20 vor dem oberen Totpunkt angeordnet, so daß
nur die Vorzündung gemessen werden kann. Das ist eine Frage der Eichung des Galvanometers 24, und diese Anordnung erleichtert die Ausbildung der Elektronik.

Das Dämpfungsglied 15 aus Fig. 1 enthält im wesentlichen
einen Belastungswiderstand 105, der in Reihe mit dem Kollektor eines npn-Transistors T6 liegt. Das Dämpfungsglied 15 wirkt wie ein automatischer Spannungsregler. Das Verstärkungsniveau dieses Dämpfungsgliedes 15 stellt sich automatisch in Abhängigkeit von dem mittleren Rauschpegel
und dem Nutzsignalpegel ein. Das von der Spule 101 aufgenommene elektrische Signal wird einerseits direkt durch die Leitung 13 dem in Reihe mit dem Kollektor des Transistors T6 liegenden Belastungswiderstand 105 zugeführt. Das gleiche elektrische Signal wird an die Basis des Transistors
T6 über den Verstärker 18, der zwei aufeinanderfolgende
npn-Transistorstufen T4 und T5 besitzt und den Gleichrichterkreis 19, der im wesentlichen einen reihengeschalteten Widerstand 106 und einen parallelgeschalteten Kondensator
107 aufweist, geführt. Das RC-Glied 106-107 bildet die
Zeitkonstante des Gleichrichterkreises 19 von der Größenordnung 10 ms. Kondensatoren 103 und 109 sind in die Leitungen 13 und 14 als Sperre für den von dem Generator 12
erzeugten konstanten Gleichstrom geschaltet. Der Verstärker 18 hat einen Verstärkungsgrad 50.

Auf das Dämpfungsglied 15 folgt der Verstärker 16 mit
einer npn-Transistorstufe T7. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers liegt bei etwa 50. Am Ausgang dieses Verstär-

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kers, gebildet durch den Kollektor des Transistors T7 findet sich der Kreis 17 mit variabler Schwelle mit einem reihengeschalteten Kondensator 108 und einem parallelgeschalteten hohen Widerstand 109. Die bistabile Kippschaltung 21 weist zwei npn-Transistoren T8 und T9 auf.

Der zweite Eingang dieser Kippschaltung wird durch die Basis des Transistors T8 gebildet, der über eine Diode 119 an den Kreis 17 mit variabler Schwelle angeschlossen ist. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 21, bei dem es sich um ein Spannungsrechtecksignal handelt, gelangt an den Kollektor des Transistors T9 und wird auf die Basis eines npn-Transistors TlO der Verstärkerstufe 22 über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 120, 121 geleitet. Der Trennkreis 23 enthält eineZenerdiode 112, die in Reihe an den Kollektor des Transistors TlO der Verstärkerstufe 22 geschaltet ist. Die Verwendung dieser Zenerdiode 112 ist gleichbedeutend mit einer stabilisierten Spannungsversorgung von +4V für die gesamte Trennstufe 23 und die AbleseVorrichtung 24. Die Anwendung dieser Zenerdiode hat den v/eiteren Vorteil, daß die Stromversorgung der gesamten, vor der Zenerdiode befindlichen Einrichtung nicht kritisch ist.

Mit dem veränderbaren Widerstand 113 läßt sich die Eichung des Ablesegalvanometers 24 vornehmen.

Man siäit, daß die erfindungsgemä-ße Vorrichtung auch einen Pluspol 115 und einen Minuspol 116 aufweist, ferner einen parallel zu dem Ablesegalvanometer 24 angeordneten Zusatzkreis, der eine Reihenschaltung eines Widerstandes 117, einer Diode 114 und eines Widerstands 118 umfaßt. Diese Schaltung erlaubt die Eichung des Ablesegalvanometers 24

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unabhängig von der übrigen erfindungsgemäßen Schaltung und bietet die Möglichkeit, sich zuvor von dem einwandfreien Arbeiten des Galvanometers zu überzeugen - eine Maßnahme, die in einer Werkstatt, in der das Arbeitsgerät mit mehr oder weniger großer Sorgfalt behandelt wird, nicht unnötig erscheint. Diese Vorsichtsmaßnahme verhindert es, daß ein zu überprüfender Motor wegen einer unrichtigen Anzeige neu eingestellt wird, während in Wirklichkeit das Galvanometer defekt war.

läbentansprüche: 609826/0687

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Einstellen der Vorzündung eines Verbrennungsmotors, mit einem Signalerzeuger für die Erzeugung eines ersten, dem Funkenüberschlag an der Zündkerze eines Bezugszylinders in dem Motor entsprechenden elektrischen Signals, mit einem Signalerzeuger für die Erzeugung eines zweiten, dem oberen Totpunkt dieses Zylinders entsprechenden elektrischen Signal sowie einer diese beiden Signale nacheinander empfangenen bistabilen Kippschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Rechtecksignals, dessen Größe gemessen wird, und mit einer Schaltung mit variablem Verstärkungsgrad, an deren Eingang ans zweite elektrische Signal unmittelbar geführt wird, während die Steuerelektrode dieses Kreises mit variablem Verstärkungsgrad das zweite elektrische Signal aufnimmt, nachdem es einen Verstärker und einen Gleichrichterkreis durchlaufen hat,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schaltung mit variablem Verstärkungsgrad (15, 105, T6) und der bistabilen Kippstufe (21, T8, T9) ein Schaltkreis mit variabler Schwelle (17, 108, 109) angeordnet ist, daß die Schaltung mit variablem Verstärkungsgrad einen Transistor (T6) aufweist, der einen unmittelbar (13) das zweite elektrische Signal aufnehmenden Belastungswiderstand (105) an seinem Kollektor aufweist und dessen Basis mit dem Ausgang des Gleichrichterkreises (19, 106, 107) verbunden ist, und daß ausserdem eine austauschbare AbIeseschaltung (23, 24) vor-

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gesehen ist, die einen Filterkreis (23) und ein Galvanometer (24) vorsieht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schaltkreis mit variabler Schwelle einen reihengeschalteten Kondensator (108) und einen parallelgeschalteten Widerstand (109) aufweist.

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