DE2555197C3 - Vorrichtung zur Ermittlung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Verstärkungsgrades einer geeigneten Schaltung, und zwar im Verhältnis der Zunahme der Störsignale, kompensiert wird.

Die erfindungsgemäße 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 angelegt wird, an deren zweitem Eingang das erste elektrische Signal anliegt

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

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Erläuterung der Form der Signale am Ausgang der wesentlichen Abschnitte der Vorrichtung;

F i g. 2 die Schaltung der Vorrichtung nach F i g. 1 im einzelnen.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 sind 10 und 11 die beiden Eingangsklemmen für die Signale, die von den an geeigneten Punkten des Fahrzeugs angebrachten Gebern ausgehen. An der Eingangsklenime 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. Dieses Signal hat die in Fig I unterhalb des Punktes 10 angegebene Form und ist proportional einerseits dem Abstand der Schwungscheibe vom Geber und andererseits der Motordrehzahl. Es entsteht eine Überlagerung eines auf den Vorbeilauf eines Spaltes vor dem Geber und eines auf die Rauhigkeit der Schwungscheibe zurückzuführenden Signals. An der Eingangsklemme 11 entsteht ein elektrisches Signal, das von einem in Beziehung zu der Zündkerze des Bezugszylinders stehenden Geber erzeugt wird. Ein Generator 12 liefert einen konstanten Gleichstrom zur Speisung der Wicklung des an der Eingangsklemme 10 angelegten Gebers.

Der von der Eingangsklemme 10 ausgehende elektrische Strom wird in Stromzweige 13 und 14 aufgeteilt. Der obere Zweig 13 führt an den Eingang einer Verstärkerschaltung mit variabler Verstärkung 15, während der Strom im unteren Zweig 14 an einen zweiten Eingang der Schaltung 15 gelangt, nachdem er einen Verstärker 18 und einen Gleichrichterkreis 19 durchlaufen hat. Der Ausgang der Verstärkerschaltung 15 ist über eine Serienschaltung eines Verstärkers 16 und einer Schwellwertschaltung 17 mit variabler Schwelle an einen ersten Eingang einer bistabilen Kippstufe 21 geführt. Der von der Eingangsklei.ime 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 Anpassungstrennstufe 23 an eine Ablesevorrichtung, z. B. ein Ablesegalvanometer 24, geschaltet.

Die Vorrichtung arbeitet k gcndcrmaßen:

Die Formen der aufeinanderfolgenden Signale sind in F i g. 1 am Ausgang der jeweiligen Schaltungen angegeben, in denen sie auftreten.

Die Verstärkerschaltung 15 stellt einen Schaltkreis mit zwischen etwa 1 und V50 variabler Verstärkung dar. Er nimmt einerseits unmittelbar ein von dem Geber an der Eingangsklemme 10 ausgehendes SigDal 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 an der Eingapgsklemme 10 ausgehende Nutzsignal mit großer Amplitude eine sekundäre Wirkung gegenüber dem durch die Rauhigkeiten der Schwungscheibe gelieferten Störsignal hat Diese Zeitkonstante beträgt größenordnungsmäßig 10 ms. Die Verstärkerschaltung 15 stellt eine Transistorschaltung dar, deren Widerstand durch die Größe 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 ergebene Signal an die Basis des Transistors in der Verstärkerschaltung 15 geführt, deren Widerstand im Vergleich zu dem an dem Kollektor abnimmt Am Ausgang der Verstärkerschaltung 15 ergibt sich somit eine Erhöhung des Signal/Rausch-Verhältnisses gegenüber demjenigen des Signais am Eingang. Dieses verarbeitete Signal wird in der Schaltung 16 verstärkt und durchläuft dann die Schwellwertschaltung 17 mit variabler Schwelle, die nur bei erhöhter Drehzahl oberhalb von 1500Umdr/min arbeitet und auf die Amplitudenspitzen des Nutzsignals einwirkt. Mit dieser Schaltung lassen sich die restlichen Störsignale hinter der Verstärkerschaltung 15 ausschalten.

Das die Schwellwertschaltung 17 verlassende Signal wird dem Eingang der bistabilen Kippschaltung 21 zugeführt und schaltet diese Kippschaltung ab, die bei der Aufnahme des von dem Geber in der Eingangsklemme 11 herrührenden Signals an einem anderen Eingang eingeschaltet worden war.

Bei jeder Umdrehung der Antriebsschwungscheibe der Brennkraftmaschine erhält man somit ein Rechteckspannungssignal am Ausgang der bistabilen Kippschaltung 21, und die Größe des Spannungssignals ist ein Maß für die Zündverstellung der Brennkraftmaschine. Die Form dieses Rechtecksignals ist in F i g. 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 geformte Rechtecksignale ergeben, die infolgedessen ein der Zündverstellung proportionales Signal bilden.

Der Trennkreis 23 und das Ablesegalvariometer 24 bilden den Ableseteil der Vorrichtung, der von der übrigen Vorrichtung 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 F i g. 2 gezeigt wird.

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 an der Eingangsklemme 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. 1 wieder. Der Eingangsklemme 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 Elektromagnet mit 1000 bis 2000 Drahtwindungen auf einem Ferritkern !besteht. Der Geber ist an dem Fahrzeug gegenüber der Schwungscheibe mittels eines Diagnoseanschlusses von Bleistiftstärke befestigt. Der Elektromagnet des Gebers ΐΰί wird durch den Gleichstromgenerator i2 mit den beiden Transistoren T2 und Γ3 mit einem konstanten Gleichstrom versorgt. Eine 12 V-Stromquelle liegt an dem Diagnoseanschluß zwischen der Klemme 102 und Masse 103. Diese Stromquelle versorgt die gesamte Vorrichtung. Der Eingangsklemme 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 Bezugszylinder gelegt ist. Der dem Geber 111 zugeordnete Schaltkreis 20 stellt einen von dem Geber abhängigen einfachen Anpassungskreis dar. Der Anpassungskreis 20 ist mit seinem Ausgang über eine Diode 104 mit der Basis des ersten Transistors Γ9 der bistabilen Kippschaltung 21 verbunden. Der Spalt in der Motorschwungscheibp ist 20° vor dem oberen Totpunkt angeordnet, so daß nur die Vorzündung gemessen werden kann. Das ist eine Frage der Eichung des Ablesegalvanometers 24, und diese Anordnung erleichtert die Ausbildung der Schaltung.

Die Verstärkungsschaltung 15 aus Fig. 1 enthält im wesentlichen einen Belastungswiderstand 105, der in Reihe mit dem Kollektor eines npn-Transistors T6 liegt. Die Verstärkerschaltung 15 wirkt wie ein automatischer Spannungsregler. Das Verstärkungsniveau dieser Schaltung 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 TS liegenden Belastungswiderstand 105 zugeführt Das gleiche elektrische Signal wird an die Basis des Transistors T6 geführt und zwar 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 Das RC-GUed 106—107 bestimmt die Zeitkonstante des Gleichrichterkreises 19, die in der Größenordnung 10 ms liegt. Kondensatoren 128 und 129 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 die Verstärkerschaltung 15 folgt der Verstärker 16 mit einer npn-Transistorstufe TT. Der Verstärkungs-

lü grad dieses Verstärkers liegt bei etwa 50. Am Ausgang dieses Verstärkers, gebildet durch den Kollektor des Transistors 77, findet sich die Schwellwertschaltung 17 mit variabler Schwelle mit einem reihengeschalteten Kondensator 108 und einem parallelgeschalteten hohen Widerstand 109. Die bistabile Kippschaltung 21 weist zwei npn-Transistorcn TS und Γ9 auf.

Der zweite Eingang dieser Kippschaltung wird durch die Basis des Transistors Γ8 gebildet, der über eine Diode 119 an die Schwellwertschaltung 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 Γ9 und wird auf die Basis eines npn-Transistors Γ10 der Verstärkerstufe 22 über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 120, 121 geleitet. Der Trennkreis 23 enthält eine Zenerdiode 112, die in Reihe an den Kollektor des Transistors Γ10 der Verstärkerstufe 22 geschaltet ist. Die Verwendung dieser Zenerdiode 112 ist gleichbedeutend mit einer stabilisierten Spannungsversorgung von +4V für die gesamte Trennstufe 23 und das Ablesegalvanometer 24. Die Anwendung dieser Zenerdiode hat den weiteren 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.

Die Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel weist auch einen Pluspol 115 und einen Minuspol 116, 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 unabhängig von der übrigen 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 Patentansprüche: Wert des Zündwinkels wiedergibt Das Ausmaß der Vor- oder Spätstellung der Zündung

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Zündwinkels bei einem Verbrennungsmotor ergibt sich in erster Linie einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Signal- aus der Größe eines elektrischen Rechteckimpulses, der erzeuger für die Erzeugung eines ersten, dem 5 von dem Funkenüberschlag an der Zündkerze des Funkenüberschlag an der Zündkerze eines Bezugs- Bezugszylinders erzeugt wird und von einer auf der zylinders der Brennkraftmaschine entsprechenden Motorschwungscheibe angebrachten Markierung festelektrischen Signals, mit einem induktiven Aufneh- gelegt wird. Anschließend wird der Rechteckimpuls mer als einem zweiten Signalerzeuger für die verglichen mit der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Erzeugung eines zweiten, dem oberen Totpunkt des io Zündungen des Bezugszylinders liegenden Zeitspanne.
Bezugszylinders entsprechenden Signals, das beim Das dem oberen Totpunkt (OT) des Zylinders Vorbeilauf einer auf der Schwungscheibe der entsprechende Signal wird beispielsweise von einem Brennkraftmaschine angebrachten Markierung am etwa 5 mm großen Spalt abgegeben, der in den Rand Aufnehmer abgegeben wird, mit einer Verstärker- der Motorschwungscheibe geschnitten ist, wobei der schaltung und einer nachgeordneten Schwellwert- 15 Spalt einem induktiven Geber gegenübersteht. Das von schaltung für das zweite Signal und mit einer diesem Spalt ausgehende Signal ist unter anderem bistabilen Kippschaltung, an deren ersten Eingang proportional dem Abstand zwischen Schwungscheibe das erste Signal angelegt ist, deren zweiter Eingang und Geber und der Drehzahl der Schwungscheibe. Es ist mit dem Ausgang der Schwellwertschaltung verbun- erforderlich, das von dem Spalt ausgehende Nutzsignal den ist und an deren Ausgang ein Meßintegrator 20 von dem auf die Rauhigkeiten der Schwungscheibe und angeschlossen ist, der den jeweiligen Wert des der Rundlaufabweichung der Schwungscheibe zurück-Zündwinkels weitergibt, dadurch gekenn- zuführenden Stösignal zu trennen, und zwar bei zeichnet, daß die Verstärkerschaltung (15) eine variablen Drehzahl- und Abstandsverhältnissen,
variable Verstärkung aufweist, wobei das zweite Aus der DE-OS 22 46 252 ist eine Schaltungsanord-Signal an einen ersten Pol der Verstärkerschaltung 25 nung der eingangs definierten Art bekannt, bei der als (15) direkt und an einen zweiten Polder Verstärker- Schwellwertschaltung ein Schmitt-Trigger verwendet schaltung (15) über einen Gleichrichterkreis (19) mit wird, dessen Ausgang an den einen Eingang einer einem Gleichrichter (130) und einem integrierenden bistabilen Schaltung angeschlossen ist. Die Schaltung ist RC-GUed (106, 107) mit einer gegenüber Störsigna- jedoch sehr empfindlich gegenüber Störspannungen, len großen Zeitkonstante angeschaltet ist, und daß 30 wie sie sich bei der Abnahme des Signals ergeben, die Schwellwertschaltung (17) eine variable Schwelle Maßnahmen zur Unterdrückung derartiger Störsignale aufweist, deren Schwellenwert von der Amplitude sind nicht vorgesehen.

des Ausgangssignals der Verstärkerschaltung (15) Die DE-AS 22 29 493 befaßt sich mit einer Schalabhängigist, tungsanordnung zur Unterdrückung von Störimpulsen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 am Ausgang eines Triggers, der einem ein aus positiver zeichnet, daß die Schwellwertschaltung (17) mit und negativer Halbwelle bestehendes Signal abgebenvariabler Schwelle eine im Signalweg liegende den Geber nachgeschaltet ist und nur auf eine der Reihenschaltung aus einem Kondensator (108) und Halbwellen anspricht; bei der bekannten Schaltung ist einem Gleichrichter (119), sowie einen an den ein Inlegrationsverstärker vorgesehen, dessen Eingang Verbindungspunkt zwischen Kondensator und 40 an den Ausgang eines von der nicht zur Triggerung Gleichrichter ausgeschalteten Widerstand (109) herangezogenen Halbwelle der Geberausgangsspanaufweist. nung gesteuerten ersten Schalttransistors angeschlos-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch sen ist, wobei der Ausgang des Integrationsverstärkers gekennzeichnet, daß der Parallelschaltung aus mit der Steuerelektrode eines den Triggerausgang Gleichrichter (130) und integrierendem RC-GWed 45 kurzschließenden zweiten Schalttransistors verbunden (106,107) ein Verstärker vorgeschaltet ist. ist. Eine derartige Schaltungsanordnung kann auch für

die Einstellung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Hierbei wird ein auf der

Motorschwungscheibe befestigter Anker an einer fest 50 angeordneten Erregerwicklung vorbeigeführt. Als Stör-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermitt- impulse wirken alle positiven Halbwellen, die den

lung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine mit Trigger ansprechen lassen und die nicht vom Anker

einem ersten Signalerzeuger für die Erzeugung eines hervorgerufen sind, wobei sie auf eine negative

ersten, dem Funkenüberschlag an der Zündkerze eines Halbwelle folgen, die zu ihrer Unterdrückung ausge-

Bezugszylinders der Brennkraftmaschine entsprechen- 55 nutzt wird. Unregelmäßige und verhältnismäßig schwa-

den elektrischen Signals, mit einem induktiven Aufneh- ehe Störsignale können mit dieser Anordnung nicht

mer als einem zweiten Signalerzeuger für die Erzeu- unterdrückt werden.

gung eines zweiten, dem oberen Totpunkt, des Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu

Bezugszylinders entsprechenden Signals, das beim sehen, eine Schaltung anzugeben, bei der unabhängig

Vorbeilauf einer auf der Schwungscheibe der Brenn- 60 von der Drehzahl der Brennkraftmaschine die Amplitu-

kraftmaschine angebrachten Markierung am Aufneh- den von Störsignalen — unabhängig von ihrer Richtung

mer abgegeben wird, mit einer Verstärkerschaltung und — derart gering gehalten werden, daß sie stets unter der

einer nachgeordneten Schwellwertschaltung für das Ansprechschwelle für die Nutzsignale bleiben,

zweite Signal und mit einer bistabilen Kippschaltung, an Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die

si deren ersten Eingang das erste Signal angelegt ist, deren 65 Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-

zweiter Eingang mit dem Ausgang der Schwellwert- Spruches 1 gelöst.

schaltung verbunden ist und an deren Ausgang ein Das Erfindungsprinzip besteht also darin, daß die

Meßintegrator angeschlossen ist, der den jeweiligen Zunahme des Störsignals durch eine Herabsetzung des