DE2935725A1

DE2935725A1 - Vorrichtung zur einstellung der fruehzuendung in einer brennkraftmaschine mit gesteuerter zuendverstellung

Info

Publication number: DE2935725A1
Application number: DE19792935725
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1978-09-05
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1980-03-06
Also published as: US4304203A; IT1098483B; DE2935725C2; IT7827319A0

Description

HOFFlIANN · SITI-E <& PARTNiSR

PAT H N TAN WALT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DtPL.-l NG. W.EITLE · D E. RE R. NAT. K. HOFFMAN N · D I PL.-i N G. W. LE H N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) . 0-800OMONCHENsI · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

Vorrichtung zur Verbesserung der Einstellung der Frühzündung in einer Brennkraftmaschine mit gesteuerter Zündverstellung

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verbesserung der Einstellung des Frühzündungswinkels in einer Brennkraftmaschine angegeben.

Die Drehwinkel der Kurbelwelle relativ zum oberen Todpunkt eines Zylinders der Brennkraftmaschine gegenüber dem Zündungsbeginn und der Beendigung der Verbrennung werden elektronisch ermittelt und es werden Signale verarbeitet, die ein Maß für die Größe dieser Winkel darstellen. Diese Größen werden in einem Konrparatorkreis verglichen, der entsprechend einem vorgewählten optimalen Verhältnis zwischen diesen beiden Winkeln geeicht ist. Der elektronische Komparatorkreis ist in der Lage, die Zündverstellungssteuerung der Maschine derart zu steuern,

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daß der Frühzündungswinkel kontinuierlich modifiziert wird und konstant am gewünschten Optimalwert gehalten wird.

Bekanntlich wird im theoretischen Wärmezyklus einer Otto-Brennkraftmaschine angenommen, daß die Verbrennung des Gemisches augenblicklich erfolgt, wenn sich der Kolben in seinem oberen Totpunkt zwischen dem Verdichtungstakt und dem Beginn des Expansionstakts befindet. In der Praxis wird bei den üblichen Brennkraftmaschinen,die als Brennkraftmaschinen mit gesteuerter Zündverstellung arbeiten, der vorausgehend erwähnte, theoretische Wärmezyklus aus einer Anzahl von Gründen geändert. Ein Grund liegt darin, daß das Gemisch eine gewisse Zeit zur vollständigen Verbrennung benötigt. Während dieser Zeit wird die Kurbelwelle um einen Winkel weitergedreht, der um so größer ist, je höher die Drehzahl der Maschine liegt. Falls bei derartigen, üblichen Brennkraftmaschine die Zündung am Ende des Verdichtungstakts auftreten würde, d.h. wenn sich der Kolben an seinem oberen Totpunkt befindet, würde die Verbrennung beendet sein (und die Gase würden alle durch die Verbrennung frei gesetzte Wärmekraft erhalten), wenn der Kolben bereits einen beträchtlichen Bruchteil des Expansionstaktes durchlaufen hat; im verbleibenden Rest dieses Takts würde nur ein vergleichsweise kleiner Bruchteil der gesamten, während des Verbrennungsvorgangs in Form von Druckkraft freigesetzten thermischen Energie ausgenützt. Daher ergibt sich die Zweckmäßigkeit einer Frühzündung, wobei das Gemisch gezündet werden muß, bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, d.h. wenn die Kurbelwelle noch einen gewissen Drehwinkel,der als Frühzündungswinkel definiert ist, durchlaufen muß, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.

Aufgrund der vorausgehenden Verhältnisse beeinflußt der Frühzündungswinkel den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine haupt-

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sächlich auf zweierlei Arten,, nämlich

a) während des letzten Abschnitts des Verdichtungstaktes beginnt bereits die Verbrennung des Gemisches in Folge der Frühzündung, die als der Winkel ck definiert ist, über welchen das Kurbelwellenende vom Beginn der Verbrennung bis zum Totpunkt des Kolbens gedreht wird. Die durch eine derartige Verbrennung erzeugte Temperaturerhöhung veranlaßt einen Druckanstieg des Gases im Zylinder. Somit wird die mechanische Arbeit des Verdichtungstaktes,, die eine negative Arbeit darstellt, erhöht.

b) Als Folge des Frühzündungswinkels <ό\ tritt eine vollständige Verbrennung auf, wenn der Kolben lediglich einen kleinen Bruchteil des Expansionstakts durchlaufen hat, wobei dieser kleine Bruchteil einem Winkel β entspricht, durch welchen das Kurbelende ' von einer Stellung entsprechend dem Totpunkt des Kolbens bis zum Zeitpunkt der vollständigen Verbrennung gedreht wurde. Somit wird als Folge der Frühzündung eine bessere Ausnutzung der durch die Verbrennung freigesetzten thermischen Leistung erzielt und die mechanische Arbeit des Expansionstakts, bei der es sich um eine positive Arbeit handelt, wird verbessert« Da durch eine Erhöhung des Frühzündungswinkels cf\ die nachteilige Wirkung a), nämlich eine Erhöhung der für den Verdichtungstakt abgegebenen Leistung vergrößert wird, und durch Verringerung von die negative Wirkung (b) bedeutsamer wird (mangelhafte Ausnützung der -thermisehen Leistung während des Expansionstaktes) sind Zwischenwerte des Frühzündungswinkels Osam günstigsten; Es ist möglich, unter diesen Werten ein Optimum zu finden, obgleich die Kurve des Wirkungsgrads als Funktion des Frühzündungswinkels in der Nachbarschaft des genannten optimalen Wertes verhältnismäßig flach verläuft»

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Aus obigem kann erwartet werden, daß in erster Näherung als optimale Frühzündung jene erhalten wird, bei welcher unter allen Arbeitsbedingungen der Brennkraftmaschine ein bestimmter konstanter optimaler Wert durch das Verhältnis R=E :E, erhalten wird, wobei E_c die Wärmeleistung darstellt, die den Gasen während des Verdichtungstakts übertragen wird und E die Leistung, die den Gasen während des Expansionstakts übertragen wird. In zweiter Näherung kann andererseits der Wert R sich etwas als Funktion eines oder mehrerer der charakteristischen Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (Drehzahl, Ansaugdruck und andere) ändern. Wird zudem das Ausbreitungsgesetz der Flammenfront berücksichtigt, die von der Zündkerze im Inneren des Verbrennungsraums ausgeht und einen bestimmten Umriß aufweist, und somit das Gesetz, gemäß welchem sich der Verbrennungsvorgang entwickelt, so wurde die Schlußfolgerung gezogen, daß mit ähnlich großer Wahrscheinlichkeit das Verhältnis R, welches dem optimalen Frühzündungswinkel entspricht, durch eine zweifache und zweideutige Beziehung mit dem -Λ /β -Verhältnis verbunden ist, wobei ä\ und p die vorausgehend definierten Winkel darstellen. Falls, wie oben erwähnt, in erster Näherung der optimale Frühzündungswirikel jener Winkel ist, für welchen immer ein konstanter optimaler Viert des Verhältnisses R vorhanden ist, so ist der optimale Frühzündungswinkel ebenfalls jener, für den immer ein konstanter optimaler Wert des Verhältnisses d\ /β =κ vorhanden ist.

Andererseits ist der optimale Frühzündungswinkel in zweiter Näherung jener Winkel, bei welchem das Verhältnis <j\ /ß einen Wert K annimmt, der sich etwas als Funktion eines oder mehrerer chrakteristischer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ändert.

Obige Ausführungen können mit Hilfe der Fig. 1 weiter ergänzt

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werden,, die unter Berücksichtigung des Umstands gezeichnet wurde, daß die Drehachse der Kurbelwelle senkrecht zur Zeichenebene verläuft und diese im Punkt O schneidet, und ferner, daß die Achse eines der Zylinder in der Zeichenebene liegt und mit der Geraden OA zusammenfällt.

Stellt in Fig. 1 der Abschnitt OA den Kurbelwellenradius dar, so ist der bei 0 zentrierte Kreis mit dem Radius OA der geometrische Ort für die Punkte, durche welche die Achse des Kurbelendes bei der Drehung um 0 im Sinne des bei uJ · dargestellten Pfeils hindurchtritt,, Längs der durch diese Punkte hindurchtretenden Radien (die den verschiedenen Stellungen des Kurbelendes entsprechen) sind ausgehend von einem Kreis mit dem Radius OA Segmente eingetragen, die dem Prozentanteil des bereits verbrannten Gemisches proportional sind, und zwar auf der Basis des in der Zeichnung eingetragenen Maßstabes. Die polare Angabe umfaßt somit das Segment AB,, welches die augenblickliche Verbrennung im idealen Ottozyklus darstellt, die entsprechend dem oberen Totpunkt auftritt; Vor dem Punkt A ist der Prozentanteil des verbrannten Gemisches Null und unmittelbar hinter A ist das Gemisch zu 100% verbrannt. Dagegen bezieht sich die Linie A(j\- B ckauf die Verbrennung in einem realen Zyklus, bei dem die Verbrennung bei A^mit einem Frühzündungswinkel <Ä beginnt und zu 100% bei Bdvbeendet ist, d.h. entsprechend dem Winkel β . Somit erfolgt ein beträchtlicher Bruchteil des Expansionstakts AC, der bei De^A dargestellt ist, nachdem die Verbrennungswärme den Gasen in ihrer Gesamtheit übertragen wurde. Die Linie AB stellt dagegen die tatsächliche Verbrennung dar, wenn der Frühzündungswinkel Null ist. Die Verbrennung beginnt, wenn sich der Kolben in seinem Totpunkt befindet: Nur der verringerte Bruchteil BC des Hubs AC wird betroffen, nachdem alle Verbrennungswärme auf die Gase übergegangen ist. Der Wirkungsgrad eines Verbrennungszyklusses

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entsprechend einem Frühzündungswinkel von^= 0 erscheint somit mit Sicherheit geringer als jener, der mit einem von Null verschiedenen Frühzündungswinkel erreicht wird. Aus obigem ergibt sich jedoch nicht, daß bei Erhöhung vonc^ der Wirkungsgrad auf einen optimalen Wert ansteigt, wonach er sich wieder verringert, noch ergibt sich daraus, daß dieser Optimalwert in Beziehung mit dem Wert des Verhältnisses <k/ β steht, das in erster Näherung konstant ist, wenn die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine geändert werden. In zweiter Näherung kann sich der optimale Wert von <λ/Ρ etwas als Funktion eines oder mehrerer der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ändern.

Es wurde somit in Betracht gezogen, die Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung auszustatten, welche eine kontinuierliche Ablesung der Werte von ck und β während des Betriebs ermöglicht, d.h. der Drehwinkel der Kurbelwelle relativ zum Totpunkt gegenüber den Winkeln, an denen die Verbrennung jeweils beginnt und beendet ist.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform für den Fall, bei welchem die Verbrennung mit einer Verzögerung gegenüber dem Zeitpunkt des Zündfünkens an der Zündkerze von Null oder von vernachlässigbar kleinem Wert beginnt, wird der Wert νοη«Λ entsprechend dem Beginn der elektrischen Entladung festgelegt, während der Wert vonjlmit einem Ionisationssensor im Innern der Verbrennungskammer in einem von der Zündkerze am weitesten wegliegenden Bereich ermittelt wird, den die Flammenfront zuletzt erreicht, d.h. wenn das Gemisch bereits zu 100% verbrannt ist. Der als Folge der Ankunft der Flammenfront auftretende Temperaturanstieg führt in der Tat zu einer intensiven Ionisierung des Gases und der entsprechende

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plötzliche Anstieg der Leitfähigkeit zwischen den Elektroden des lonisationssensors stellt das Signal dar, welches den Winkel Q angibt«

Bei einer zweiten Ausführungsform für den allgemeinen Fall und somit auch, wenn eine gewisse oder beträchtliche Verzögerung des Beginns der Verbrennung gegenüber dem Beginn der elektrischen Entladung vorliegt, wird ein zweiter Ionisationssensor verwendet, der in der Verbrennungskammer in einer Lage angeordnet ist, die sehr nahe an der Zündkerze liegt, wobei der Anstieg der Ionisierung im zweiten Sensor das Signal hervorruft, welches den Winkelet festlegt.

Bei beiden Ausführungsformen ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine mit einer herkömmlichen Zündanlage ausgestattet ist„ welche die elektrische Entladung an der Zündkerze mit einem geeigneten Phasenwinkel veranlaßt, d„h„ einer geeigneten Frühzündung gegenüber dem Totpunkt, der der üblichen Grundeinstellung des Frühzündungswinkels als Funktion von zumindest einigen Betriebsparametern der Maschine, wie Drehzahl und Ansaugdruck und dergleichen, entspricht.

Ferner ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine mit einer elektronischen Schaltung ausgestattet ist, die beispielsweise ein Phasensignal bezüglich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erhält, sowie ein Signal bezüglich der Maschinendrehzahl. Eine derartige Schaltung erhält auf jeden Fall ein Signal entsprechende^ und (3 gemäß den vorausgehend beschriebenen beiden Ausführungsformen, oder Signale, welche es der Schaltung gestatten, die Werte von«Kund β zu erfassen. Die elektronische Schaltung ist darüberhinaus mit einer Einrichtung ausgestattet, welche es ermöglicht, die Werte vond\und β miteinander zu vergleichen und ferner»den Wert des Verhältnissescfr/ß mit

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einem vorgewählten Wert von K zu vergleichen.

Abhängig davon, ob das VerhältnisCk/β kleiner als, gleich groß wie oder größer als K ist, kann die Schaltung ein Steuersignal abgeben, das jeweils als positives Signal, Nullsignal oder negatives Signal festgelegt werden kann. Ferner ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine eine zwischen der elektronischen Schaltung und der Zündanlage eingesetzte Einrichtung aufweist, die ein derartiges positives oder negatives Signal empfängt und ihrerseits eine schnelle,fortschreitende Erhöhung, oder eine schnelle, fortschreitend= Verringerung des Frühzündungswinkels veranlaßt, wie er durch die erwähnte übliche Grundeinstellung der Zündvoreilung geliefert wird: Somit kann eine kontinuierliche Korrektur den Frühzündungswinkel auf einen Wert bringen, bei welchem das Verhältnis^ /(3 jene Größe annimmt, die dem optimalen Maschinenwirkungsgrad entspricht. Als weitere Verbesserung ist vorgesehen, falls der dem optimalen Wirkungsgrad entsprechende Wert K nicht konstant ist, sondern sich etwas als Funktion eines oder mehrerer charakteristischer Betriebsparameter der Maschine, wie Drehzahl, Ansaugdruck und dergleichen ändert, daß Signale bezüglich des erwähnten charakteristische: Betriebsparameters oder mehreren derselben, die elektronische Schaltung erreichen, um den Wert von K zu ändern, gegenüber dem der Wert vond\/ β verglichen werden muß.

Zur weiteren Verdeutlichung zeigt Fig. 2 als Ausführungsbeispiel in schematischer Form eine Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 stellt den Rahmen einer Vierzylindermaschine bei Betrachtung in einer Richtung parallel zu den Achsen der Zylinder 2,3,4 und 5 dar, wobei die Verbrennungskammern der Vierzylinder schematisch dargestellt sind und die jeweiligen Zündkerzen 6,7,8 und 9 über Kabel 10,11,12 und 13 mit der Zündanlage 14 verbunden sind. Ein Ionisationssensor 15 ist im Inneren der

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Brennkammer 5 angeordnet und zwar in dem von der Zündkerze 9 am weitesten entfernten Abschnitt,, d„h. in einer Lage, in welcher das Gemisch zuletzt verbrannt wird. Der Ionisationssensor 15 ist über eine Leitung 16 mit der elektronischen Schaltung 17 verbunden, die über eine Leitung 30 an die Zündanlage 14 angeschlossen ist, wobei die Leitung 30 der Zündanlage das Signal bezüglich des Beginns der Zündung der Zündkerze 9 liefert. Die elektronische Schaltung 17 ist ferner über eine Leitung 18 mit einem Sensor 19 für das Phasensignal und möglicherweise für die Kurbelwellendrehzahl verbunden, wobei die Kurbelwelle außerhalb der Rahmenplatte 1 mit einem Zahnrad 20 versehen sein kann. Die elektronische Schaltung 17 wird anschließend über die Leitung 21 mit der Phasenanzeigevorrichtung 22 verbunden, die elektronisch oder elektromechanisch ausgeführt sein kann, wobei die Vorrichtung 22 über den Anschluß 23, der elektrisch oder mechanisch sein kann, mit der Zündanlage 14 verbunden ist, um den Frühzündungswinkel zu ändern.

Wie vorausgehend ausgeführt wurde, empfängt die elektronische Schaltung 17 die Signale für die Ermittlung der Winke lok/β, wobei die Schaltung abhängig davon, ob<3^//3 kleiner oder größer als der vorgewählte Wert K ist, mittels der Einrichtung 22, die Zündanlage 14 zwecks einer schnellen und allmählichen Erhöhung der Zündvoreilung oder einer schnellen allmählichen Verringerung des Frühzündungswinkels steuern kann»

Die elektronische Schaltung 17 tastet ferner über den Anschluß 24 den Ansaugdruck in der Einlaßleitung 25 der Maschine stromabwärts der Drosselklappe 26 im Vergaser 27 ab» Auf diese Weise kann die Schaltung 17 gegebenenfalls freigegeben werden, um den Wert K auf der Basis des Drehzahl=Parameters (über den Anschluß 18) und des Ansaugdruck = Parameters (über den Anschluß 24) zu modifizieren.

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In Fig. 3 sind alle schematisch dargestellten Bauelemente die gleichen wie in Fig. 4, mit der Ausnahme, daß in der mit der Zündkerze 9 versehenen Brennkammer 5 zusätzlich zum Ionisationssensor 10 und seinem Anschluß 16 ein weiterer Ionisationssensor 28 in einem der Zündkerze eng benachbarten Abschnitt angeordnet ist. Der letztere Sensor liefert über den Anschluß 29 der elektronischen Schaltung 17 das Signal zur Ermittlung des Winkels <h , das dem Beginn der Verbrennung entspricht.

Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild ein tatsächliches Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltung 17 gemäß den Fig. 2 und 3.

In Fig. 4 sind die Leitungen 16,18,30 gemäß Fig. 1 angegeben, welche der Schaltung 17 die zu verarbeitenden Signale zuführen. Das Steuersignal für die Zündung, welches die Zündanlage 14 der Zündkerze 9 übermittelt und welches durch die Leitung 30 fließt, wird in den Form - und Pegeladapter 40 verarbeitet und erreicht über die Leitung 41 einen Eingang der logischen Fehlanpassungs- Torschaltung 42 (die als ODER-Schaltung ausgebildet ist). Der zweite Eingang der Torschaltung 42 erhält über die Leitung 43 und die Leitung 45 ein zweites Signal, welches von dem Form- und Pegeladapter 44 geliefert wird, dessen Eingang mit der Leitung 18 verbunden ist. Das von der Leitung 18 kommende Signal bestimmt den Zeitpunkt, an dem sich der Kolben des Zylinders 5 an seinem oberen Totpunkt befindet.

Der Ausgang der Torschaltung 42 ist über die Leitung 46 mit dem Eingang eines bistabilen Multivibrators 47 verbunden und letzterer ist über die Leitung 48 seinerseits mit der Fortschalteingangsklemme eines vorwärts- und rückwärtszählenden Zählers 49 verbunden. Der Zähler 49 empfängt andererseits über die Leitung 50 eine Folge von Impulsen konstanter Frequenz, die vom Takt-

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generator 51 abgegeben wird.

Ein Form- und Pegeladapter 52 ist mit der Leitung 16 verbunden, die das vom Ionisationssensor 15 gemäß Fig» 2 gelieferte lonisierungssignal führt» Über Leitungen 53 und 54 gelangt das Ausgangssignal des Adapters 52 zur Eingangsklemme der Fehlanpassungs- Logik-Torschaltung 55 (die als ODER-Schaltung ausgebildet ist) , wobei der zweite Eingang dieser Schaltung über die Leitung 56 das von der Leitung 18 gelieferte, den oberen Totpunkt betreffende Signal aufnimmt.

Der Ausgang der Logik-Torschaltung 55 ist über die Leitung 57 mit dem bistabilen Multivibrator 58 verbunden^ dessen Ausgang über die Leitung 59 an den Eingang eines vorwärts- und rückwärtszählenden Zählers 60 angeschlossen ist. Der Zähler 60 empfängt über die Leitung 61 eine Folge von Impulsen konstanter Frequenz, die vom Taktgenerator 51 geliefert werden.

Von der Leitung 53 zweigt die Leitung 62 aö, die zum monostabilen Multivibrator 63 führt» Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 63 ist über Leitungen 64 und €5 mit deia rückwärtszählenden Eingang des Zählers 49 und über die Leitung 66 mit dem rückwärtszählenden Eingang des Zählers 60 verbunden»

Der Ausgang des Zählers 49 ist über Leitungen 67 und 68 mit einem Eingang einer Logik-Torschaltung 69 (die als UND-Schaltung ausgebildet ist) verbunden,, wobei von der Leitung 67 eine Leitung 70 abzweigt, die über eine logische MICHT-Schaltung 71 (welche einen niedrigen Spannungspegel is einen hohen Spannungspegel umwandeln kann und umgekehrt) und die Leitung 72 an den Eingang einer logischen Torschaltung 73 !die als UND-Schaltung ausgebildet ist) geführt ist.

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Der Ausgang des Zählers 60 ist über eine Leitung 74, eine Logik-Torschaltung 75, die als NICHT-Glied ausgeführt ist und einen niedrigen Spannungspegel in einen hohen Spannungspegel umwandeln kann und umgekehrt, und eine Leitung 76 mit dem zweiten Eingang der Logik-Torschaltung 69 verbunden und ferner über eine von der Leitung 74 abzweigende Leitung 77 mit dem zweiten Eingang der Logik-Torschaltung 73.

Der Ausgang 78 der Logik-Torschaltung 69 und der Ausgang 79 der Logik-Torschaltung 73 sind mit der in Fig. 2 dargestellten Leitung 21 verbunden. Das von der Zündkerze gelieferte Zündsignal, welches mittels der Leitung 30 über den Adapter 40, die Logik-Torschaltung 43 und den bistabilen Multivibrator 47, dem vorwärtszählenden Eingang des Zählers 49 zugeführt wird, gibt den Zähler 49 frei, um die Impulse konstanter Frequenz, die er von der Leitung 50 aufnimmt, zu zählen. Der Steuerbefehl zum Stoppen der Zählung wird dem Zähler 49 durch die Leitung 18 über den Adapter 44, die Logik-Torschaltung 42 und den bistabilen Multivibrator 47 übermittelt, so oft über die gleiche Leitung 18 das Signal übermittelt wird, welches den Zeitpunkt angibt, in welchem der Kolben des Zylinders 5 sich an seinem oberen Totpunkt befindet.

Damit stellt die Anzahl der Impulse konstanter Frequenz, die vom Zähler 49 in der Zeitspanne zwischen den beiden Signalen addiert werden, den Winkel<A dar. Das Signal, welches den Zeitpunkt festlegt, in welchem der Kolben des Zylinders 5 sich an seinem oberen Totpunkt befindet, wird ferner über die Leitung 18 dem vorwärtszählenden Eingang des Zählers 60 zugeführt und zwar über den Adapter 44, die Logik-Torschaltung 55 und den bistabilen Multivibrator 58: Dieses Signal gibt dem Zähler 60 frei, um die Zählung der Impulse konstanter Frequenz zu beginnen, die er von der Leitung 61 erhält. Der Befehl zum

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Anhalten der Zählung wird dem Zähler 60 auf der Leitung 16 über den Adapter 52, die Logik-Torschaltung 55 und den. bistabilen Multivibrator 5 8 übermittelt, so oft auf der gleichen Leitung 16 das vom Ionisationssensor · 15 gelieferte Ionisierungssignal vorhanden ist, wenn das im Inneren des Sensors vorhandene im Gemisch verbrennt»

Somit stellt die Anzahl der vom Zähler 60 in der Zeitspanne zwischen den beiden Signalen gezählten Impulse konstanter Frequenz den Winkel (2 dar.

Das vom lonisierungssensor 15 abgegebene lonisierungssignal gelangt ferner über die Leitung 62 zum monostabilen Multivibrator 63 und über die Leitungen 64, 65 und 66 zu den rückwärtszählenden Eingängen der Zähler 49 und 60» Dieses Signal veranlaßt die beiden Zähler zur Rückwärtszählung der von beiden Zählern ermittelten Impulse bis zur Rückstellung. Sobald die Rückstellung erfolgt ist, erscheint am Ausgang des jeweiligen Zählers ein Rückstellsignal.

Wird der Zähler 49 vor dem Zähler 60 zurückgestellt, so erscheint am Ausgang des Zählers 49 ein Signal, beispielsweise ein hoher Spannungspegel, während am Ausgang des Zählers 60 kein Signal auftritt, sondern dort beispielsweise ein niedriges Spannungssignal anliegt. Als Folge der Verbindung zwischen den Ausgängen der Zähler und den Logik-Torschaltungen 6 9 und 73 erscheint dann ein Signal mit hohem Spannungspegel am Ausgang 78 der Logik-Torschaltung 69, während kein Signal (niedriger Spannungspegel) am Ausgang 79 der Logik-Torschaltung 73 anliegt.

Dies bedeutet, daß der Winkel d\kleiner als der Winkel β ist, so daß im Falle, in welchem das optimale Verhältnis K zwischen

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den beiden Winkeln gleich 1 gewählt wurde, das Signal am Ausgang 78 die Zündanlage 14 gemäß Fig. 2 steuert, um den Frühzündungswinkel zu vergrößern.

Wird schließlich der Zähler 80 ebenfalls zurückgestellt, so ist die Schaltung für den anschließenden Erfassungszyklus für die Winkel d\ und β eingestellt.

Wird der Zähler 60 vor dem Zähler 49 zurückgestellt, erscheint am Ausgang des Zählers 60 ein Signal, beispielsweise ein Signal mit hohem Pegel, während am Ausgang des Zählers 49 kein Signal vorhanden ist und dort beispielsweise ein niedriger Spannungspegel anliegt. Infolge der Verbindung zwischen den Ausgängen der Zähler und der Logikschaltungen 69 und 73 erscheint am Ausgang 79 der Logik-Torschaltung 73 ein Signal (mit hohem Spannungspegel) während kein Signal (niedriger Spannungspegel) am Ausgang 78 der Logik-Torschaltung 69 anliegt.

Dies bedeutet, daß der Winkel β kleiner als der Winkel«Aist und, falls das optimale Verhältnis K zwischen beiden Winkeln mit 1 gewählt wurde, steuert das Signal am Ausgang 79 das Zündsystem 14 gemäß Fig. 2, um den Frühzündungswinkel zu verkleinern. Wenn der Zähler 49 ebenfalls zurückgesetzt wurde, so ist die Schaltung für den folgenden Erf assungszyklus der Winkelt und/3 bereit.

Sollten die Zähler 49 und 60 gleichzeitig zurückgestellt werden, so erscheint das diesen Zustand anzeigende Signal an den Ausgängen beider Zähler, beispielsweise ein Signal mit hohem Spannungspegel auf der Leitung 67 und ein Signal mit hohem Spannungspegel auf der Leitung 74: Diese beiden Signale wirken, wenn sie an den Logik-Torschaltungen 6 9 und 73 über die beschriebenen Anschlüsse ankommen, derart, daß an den Ausgängen

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der beiden Logik-Torschaltungen 78 und 79 jeweils kein Signal anliegt, d.h„ ein niedriger Spannungspegel vorhanden ist»

Das Fehlen von Signalen an den Ausgängen der beiden Logik-Torschaltungen 69 und 73 zeigt an, daß die Winkeld\und f3 gleich groß sind, und falls das optimale Verhältnis K zwischen beiden gleich 1 ausgewählt wurde, gibt es den korrekten Motorlaufzustand an, so daß keine Berichtigung der vom Zündsystem 14 gemäß Fig. 2 gesteuerten Frühzündung erforderlich ist.

Selbstverständlich wird bei der Anordnung nach Fig» 3 der Form- und Pegeladapter 40 mit der Leitung 29 verbunden sein, die vom lonisierungssensor 28 kommt und nicht von der Leitung gemäß Fig. 4.

Bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen für die beiden Zähler und somit zweier unterschiedlicher Impulsgeneratoren mit konstanter Frequenz wird es möglich,, daß die Schaltung nach Fig. 4 mit einem optimalen Verhältnis K von <A/ β arbeitet* das von 1 verschieden ist»

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e e r s e i t e

Claims

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Alfa Romeo S.p.A, Mailand / Italien

Vorrichtung zur Einstellung der Frühzündung in einer Brennkraftmaschine mit gesteuerter Zündverstellung

P a t e η t a η s ρ r ü c. h e';

Vorrichtung zur Einstellung der Frühzündung, die mit dem Zündsystem einer Brennkraftmaschine mit gesteuerter Zündverstellung in Wirkungsverbindung steht, gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung zur Verarbeitung der Signale des Beginns der Zündung des Gemisches in mindestens einem der Zylinder der Brennkraftmaschine, sowie der Signale, welche die Schaltung von mindestens einem lonisationssensor erhält, der im Inneren des Verbrennungsraums des gleichen Zylinders angeordnet ist, um die Daten zu liefern, die den Winkelt angeben, um den die Kurbelwelle der Brennkraft-

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maschine vom Zeitpunkt der Beginn der Verbrennung im Verbrennungsraum bis zur Stellung entsprechend dem Zündtotpunkt des Kolbens in zumindest dem einen Zylinder gedreht wird, und ferner den Winkel β , um welchen die Kubelwelle vom Zündtotpunkt bis zu dem Zeitpunkt gedreht wird, in welchem die Verbrennung des Gemisches im betrachteten Zylinder im wesentlichen beendet ist, wobei die Schaltung darüberhinaus die Daten, welche die Winkel^und Π angeben, miteinander vergleicht und schließlich geeignet ist, positive oder negative Steuersignale dem Zündsystem der Brennkraftmaschine zu liefern, um jeweils den Frühzündungswinkel der Brennkraftmaschine zu vergrößern oder zu verkleinern, wobei ferner die Steuersignale positiv oder negativ sind, abhängig davon, ob das Verhältnis^/ R größer oder kleiner als ein vorgegebener Wert K ist, der dem Frühzündungswinkel entspricht, welcher als Optimum festgelegt wurde.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein j Ionisationssensor (15) im Verbrennungsraum mindestens eines der Zylinder in einer weit entfernten Lage von der Zündkerze <9) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter lonisationssensor (28) im Verbrennungsraum in einer der Zündkerze (9) sehr nahe gelegenen Stellung angeordnet ist,
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß die Zündanlage, mit welcher die Vorrichtung in Wirkungsverbindung steht, mit einer Verstelleinrichtung der elektronischen Frühzündung ausgestattet ist, wobei eine elektronische Vorrichtung, die von der Verstelleinrichtung vorge-

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ORiGlNAL INSPECTED

nommene Grundverstellung,, abhängig von den positiven oder negativen Steuersignalen modifiziert, die sie von der in Frage stehenden Steuervorrichtung erhält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e Μ c h η e t, daß die Zündanlage, mit welcher sie in Wirkungsverbindung steht, mit einer elektromechanischen Verstelleinrichtung der Frühzündung ausgestattet ist, und eine elektromechanische Vorrichtung die Grundverstellung abhängig von den positiven oder negativen Steuersignalen modifiziert, die sie von der in Frage stehenden Steuervorrichtung erhält.
6· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert K₇ mit dem das Verhältnis (λ / β verglichen wird, als Funktion von mindestens einem der charakteristischen Parameter der Betriebsweise der Brennkraftmaschine ausgewählt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung einen ersten vorwärts- und rückwärtszählenden Zähler (49) aufweist, der an einen Impulse konstanter Frequenz liefernden Taktgenerator (51) angeschlossen ist, sowie einen zweiten vorwärts- und rückwärtszählenden Zähler (60), der ebenfalls an einen Impulse konstanter Frequenz lieferenden Taktgenerator (51) angeschlossen ist, wobei der Eingang für Vorwärtszählung des ersten Zählers das Signal des Zündungsbeginns des Gemisches von zumindest einem der Zylinder der Brennkraftmaschine erhält, wodurch der Zähler in die Lage versetzt wird, die Zählung der Impulse konstanter Frequenz zu beginnen, sowie das Signal, welches den Zeitpunkt festlegt, in welchem sich der Kolben des in Frage stehenden Zylinders an seinem oberen Totpunkt befindet, wodurch der Zähler zum Anhalten der Zählung der Impulse

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konstanter Frequenz veranlaßt wird, wobei ferner der Eingang für Vorwärtszählung des zweiten Zählers das gleiche Signal empfängt, welches den Zeitpunkt bestimmt,in dem sich der Kolben des in Frage stehenden Zylinders an seinem oberen Totpunkt befindet, wodurch der gleiche Zähler die Zählung der Impulse konstanter Frequenz beginnt, sowie das Signal der Beendigung der Verbrennung, das durch den Ionisationssensor geliefert wird und das den gleichen Zähler veranlaßt, die Zählung der Impulse konstanter Frequenz zu beenden, wobei schließlich die Anzahl der vom ersten Zähler addierten Impulse den Winkel ck darstellt, die Anzahl der vom zweiten Zähler addierten Impulse den Winkel |3 darstellt, und schließlich der Eingang für Rückwärtszählung des ersten Zählers und der Eingang für Rückwärtszählung des zweiten Zählers das Signal der Beendigung der Verbrennung des Gemisches erhalten, welches die gleichen Zähler bis zur Rückstellung zur Rückwärtszählung veranlassen, die Zähler mit zugeordneten Logik*- Tor schaltungen verbunden sind, an deren Ausgängen Signale auftreten, die den Rückstellzustand von zumindest einem der Zähler anzeigen, wobei das Vorliegen des Rückstellsignals an nur einem der Ausgänge der Logik- Torschaltungen anzeigt, das der Winkel cK sich vom Winkel β unterscheidet, während das gleichzeitige Vorliegen des Rückstellsignals an beiden Ausgängen der gleichen Logik-Torschaltungen anzeigt, das der Winkel <^» gleich groß wie der Winkelß ist.

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