DE2930013C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/1455—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means by using a second control of the closed loop type
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Zündsteuerung
einer Brennkraftmaschine durch Erfassung des
Verbrennungsablaufs in zumindest einem Zylinder, derart, daß
unter Berücksichtigung des Zustandes des Gasgemisches eine
markierte Stellung der Motorwelle mit einem vorbestimmten
Zündzeitpunkt zusammenfällt.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind
bekanntgeworden durch die DE-OS 26 01 871. Eine Flammenfront
erreicht dort zwei gesondert angeordnete Winkelfenster.
Die Häufigkeit wird durch eine grobe Erfassung der Arbeitstakte
ermittelt. Eine große Anzahl von Arbeitstakten zur
Ermittlung eines Stellwertes ist notwendig. Die Zündverstellung
erfolgt immer aufgrund zeitlich zurückliegender
Verhältnisse.
Auch ist bekannt, gemäß der US-PS 38 75 912 den Zündzeitpunkt
so zu ändern, daß zumindest in einem Zylinder die "Explosion"
bei einer bestimmten Stellung der Motorwelle erfolgt.
Zu diesem Zweck mißt man den Druck im Zylinder mit Hilfe
eines Drucksensors, der einen Impuls mit steiler Anstiegsflanke
liefert. Der Zeitpunkt wird festgestellt, zu dem der
steigende Druck eine vorgegebene Schwelle erreicht. Dieser
wird als derjenige angesehen, bei dem die "Explosion" sich
ereignet.
Die DE-OS 14 76 322 beschreibt die Regelung der Zündsteuerung
in Abhängigkeit von der Motorleistung, die über zwei Druckmessungen
mit Hilfe von Drucksonden in den Motorzylindern
ermittelt wird.
Gemäß der DE-OS 20 30 679 errechnet man die Variationen
des Drehmoments und man regelt die Zündsteuerung in Abhängigkeit
vom Wert des Drehmoments.
Diese Lösungen können zufriedenstellende Resultate bringen,
ermöglichen jedoch keine präzise Einstellung der Voreilung
auf ihren optimalen Wert.
Gemäß einem weiteren Verfahren, das in der FR-OS 24 04 121
beschrieben ist, bestimmt man mit Hilfe mindestens einer
Drucksonde den höchsten Druck in mindestens einem Zylinder
des Motors in bezug auf die Stellung der Kurbelwelle, und
man ändert die Voreilung so, daß dieser höchste Druck bei
einer vorbestimmten Stellung der Kurbelwelle auftritt. Die
Nachteile dieser Lösung sind der derzeit hohe Preis der
Drucksonden und die Notwendigkeit, bestimmte Teile des Motors
zu verändern, um den Einbau dieser Sonden zu ermöglichen.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Optimierung
einer schnell auf Veränderungen reagierenden Arbeitsweise
des Motors bei Unabhängigkeit von unterschiedlichen Werten
der Arbeitsparameter, insbesondere ohne weitere Sensoren,
zu erreichen.
Diese Lösung läßt sich erfindungsgemäß überraschend dadurch
angeben, daß der Wert des Volumenverhältnisses der verbrannten
Gase zum Gesamtvolumen der Gase im Zylinder im vorbestimmten
Zündzeitpunkt einen festgelegten Wert von 0,4
bis 0,9 erreicht.
Hierdurch wird nicht nur die obengenannte Aufgabe voll
erfüllt, der Aufwand bei einer solchen Zündeinstellung wird
wesentlich herabgesetzt. Es ist nur noch ein Sensor (abgesehen
von dem an der Kurbelwelle) erforderlich. Das Gasgemisch
kann schnell und mit geringer Verzögerung gegenüber
dem Meßaugenblick nachgeregelt werden.
Es wird nicht verkannt, daß Ionisationssonden an sich im
Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine bereits bekannt
sind (DE-OS 25 20 325 oder DE-OS 24 43 431). Bei einem Ausführungsbeispiel der erstgenannten
Druckschrift wird die Sonde
möglichst innerhalb der Zündkerze (Fig. 6), bei der
zweiten Druckschrift so weit wie möglich von der Zündkerze entfernt, angeordnet.
Vorzugsweise Weiterbildungsformen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen dargelegt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Diese zeigt in
Fig. 1 schematisch einen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgerichteten Motor;
Fig. 2 schematisch die elektronische Regelanordnung nach
der Erfindung;
Fig. 3 und 4 mögliche Ausführungsformen des Detektors; und
Fig. 5 und 6 in detaillierter Form den Aufbau zweier in
Fig. 2 schematisch dargestellter Teile der Regelanordnung.
Die Erfindung basiert auf einer Beobachtung des Ablaufs der
Verbrennungsphase in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine.
Es wurde festgestellt, daß in dieser Verbrennungsphase die
verschiedenen Werte der Beziehung
die nachstehend mit "Volumenanteil" bezeichnet wird, für
ganz bestimmte Winkelstellungen der Kurbelwelle erhalten
werden (in einem bestimmten Intervall der Werte des Volumenanteils),
wobei diese Stellungen unabhängig von den den Motor
kennzeichnenden Betriebsparametern (wie Drehzahl, Belastung
des Motors, Unterdruck in der Ansaugleitung, usw.) sind,
wenn die Voreilung auf ihren optimalen Wert eingestellt ist
(der dem höchsten Wirkungsgrad des Motors entspricht).
Umgekehrt kann man eine optimale Regelung der Voreilung
unabhängig von den Veränderungen dieser Betriebsparameter
erhalten, indem man die Zündung so einstellt, daß die verschiedenen
Werte des oben definierten Volumenanteils für die
gleichen Winkelstellungen erhalten werden wie beim Betrieb
mit optimaler Voreilung.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn der Volumenanteil
des verbrannten Gases im gesamten Gasvolumen im Zylinder
zwischen 0,4 und 0,9 liegt, die entsprechenden Stellungen
der Kurbelwelle zwischen 30° vor dem oberen Totpunkt und
90° nach dem oberen Totpunkt liegen. Beispielsweise liegt
für einen Wert des Volumenanteils von etwa 0,75 die Stellung
der Kurbelwelle zwischen 6° und 10° Drehung nach dem oberen
Totpunkt, genauer gesagt nahe 8°.
Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Motor 1 mit vier Zylindern,
der mit einem elektronischen Zündkreis 2 ausgestattet ist.
Dieser Zündkreis enthält schematisch eine Spannungsquelle 3,
die mit einem einen Thyristor 4 enthaltenden Entladeschaltkreis
verbunden ist. Der Thyristor 4 liegt in einem geerdeten
Ableitzweig sowie an einem Kondensator 5, der in Serie
mit der Primärwicklung 9 der Zündspule verbunden ist. Die
Sekundärwicklung 10 versorgt nacheinander jede der Kerzen
13 bis 16 des Motors 1 über einen Verteiler 11, dessen
Finger 12 über ein nicht dargestelltes Antriebsorgan in
Rotation mit der Kurbelwelle 17 des Motors 1 verbunden ist.
Der Motor enthält zumindest einen Detektor 18, der ein
Signal hervorrufen kann, wenn der Volumenanteil des verbrannten
Gases im gesamten Gasvolumen im Zylinder einen
vorbestimmten Wert erreicht, und einen Winkelgeber 20
zur Bestimmung mindestens einer vorbestimmten Bezugsstellung
der Kurbelwelle oder einer Achse, die sich mit
der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle dreht.
Bei einem Viertaktmotor kann diese Achse eine Hilfswelle
17 a sein, die über ein Untersetzergetriebe 17 b-17 c
so gedreht wird, daß die Welle 17 a zweimal so langsam dreht
wie die Kurbelwelle 17. Wenn der Motor mit einem Verteiler 11
ausgerüstet ist, kann die Welle 17 a vorteilhafterweise mit
dem Rotor des Verteilers verbunden sein. Der Detektor 18
und der Winkelgeber 20 erzeugen Informationen in Form von
Signalen, die über Leitungen 21 und 22 an ein Elektronikorgan
23 gelangen. Dieses bildet automatisch ein Steuersignal
für den Zündkreis, welches über eine Leitung 24 an
den Steueranschluß des Thyristors 4 angelegt wird.
Fig. 2 zeigt die Anordnung der hauptsächlichen Schaltkreise
des Elektronikorgans 23.
Das vom Winkelgeber 20 gebildete Signal wird zu einem
Schaltkreis 25 geleitet, der ein die Winkelstellung der
Kurbelwelle angebendes Signal erzeugt. Das Signal des
Detektors 18 und das vom Schaltkreis 25 erzeugte Signal
werden an einen Schaltkreis 26 angelegt, der ein Signal
liefert, das für die Winkelstellung der Kurbelwelle kennzeichnend
ist, wenn der Volumenanteil des verbrannten Gases
am Gesamtgasvolumen einen vorbestimmten Wert erreicht. Dieses
letztere Signal wird zu einem Schaltkreis 27 geleitet, wo
es mit einem Bezugssignal verglichen wird und wo automatisch
das Steuersignal des Zündkreises gebildet wird.
Der Detektor 18 kann eine bekannte Ionisationssonde sein und
beispielsweise zwei leitende Elektroden enthalten, die voneinander
einen Abstand aufweisen und mit einem elektrischen
Meßkreis verbunden sind.
Der in Fig. 3 gezeigte Detektor 18 besteht aus einer Kerze 6,
die so in den Zylinderkopf eingelassen ist, daß ihre Elektroden
7 und 8 in einen der Zylinder C₁ des Motors in einem
Abstand d von den Elektroden der eigentlichen Zündkerze 15
münden. Wenn also nach dem von der Zündkerze im Zylinder C₁
ausgelösten Beginn der Verbrennung die Verbrennungsfront,
die das Volumen des verbrannten Gases im Zylinder begrenzt,
bei ihrer Ausbreitung die Elektroden 7 und 8 des Detektors 6
erreicht, wird die elektrische Leitfähigkeit zwischen diesen
Elektroden verändert, und man stellt eine Veränderung der
Stromstärke im (nicht dargestellten) Schaltkreis fest, mit
dem diese Elektroden verbunden sind, wobei diese Veränderung
das vom Detektor 18 gelieferte Signal darstellt.
Der Abstand d wird so gewählt, daß der Detektor 6 bei Betrieb
des Motors gemäß der weiter oben definierten optimalen
Regelung der Voreilung sein Signal für einen vorbestimmten
Wert des Volumenanteils des verbrannten Gases am Gesamtgasvolumen
im Zylinder liefert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 4 schematisch
dargestellt ist, können die Elektroden 7 und 8
des Detektors 6 aus den abisolierten Enden eines zweiadrigen
Kabels bestehen, die an irgend einem Teil des
Motors einschließlich der Zylinderkopfdichtung angebracht
werden können. Man kann auch einen einzigen Leiter verwenden,
der isoliert durch das Zylindergehäuse geführt
ist und dessen Widerstand gegen das geerdete Zylindergehäuse
gemessen wird.
Selbstverständlich kann jeder andere Detektor, der durch
ein bekanntes physikalisches Verfahren (z. B. Reflexion)
die Grenzfläche zwischen den verbrannten und den frischen
Gasen im Innern des Zylinders feststellen kann, verwendet
werden.
Der Winkelgeber 20, der den Durchgang der Kurbelwelle 17
und der Hilfsachse 17 a durch eine vorgegebene Bezugsposition
feststellt, kann aus einem Zahnrad bestehen,
das auf die Kurbelwelle 17 oder die Hilfsachse 17 a
aufgesetzt ist und mindestens eine optische Markierung
aufweist, die bei jeder Drehung den Zustand eines optischen
Detektors, wie z. B. einer lichtelektrischen Zelle, verändert.
Es können auch mechanische Systeme verwendet werden, z. B.
solche, die eine Nocke auf der Kurbelwelle 17 oder Hilfsachse
17 a aufweisen, welche einen Unterbrecher periodisch
öffnet und schließt.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des elektronischen
Schaltkreises 25, der vom Winkelgeber 20 ein Signal erhält,
das aus Impulsen I₁, I₂ zusammengesetzt ist, deren Intervall
einem Rotationswinkel α R der Kurbelwelle entspricht,
wobei der Wert dieses Winkels, der vorzugsweise ein Untervielfaches
von 360° und höchstens gleich 360° ist, hauptsächlich
von der Ausführungsform des Winkelgebers 20 abhängt.
Das Zeitintervall T zwischen diesen Impulsen ist
umgekehrt proportional zur Rotationsgeschwindigkeit N
der Kurbelwelle 17 und proportional zu α R
wobei T die in Sekunden gemessene Periode zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Impulsen ist, N, gemessen in U/m,
die mittlere Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle
während des Zeitintervalls T ist und a R in Grad angegeben
wird.
Die Folgefrequenz der Impulse ist F =.
Das vom Winkelgeber 20 gelieferte Signal wird an einen
ersten Eingang eines UND-Glieds 29 angelegt.
Ein Oszillator 30 des RC-Typs mit der Frequenz F₁ ist
mit einem Teilerschaltkreis 31 durch K (ganze Zahl größer 1)
verbunden, der seinerseits über eine Leitung 32 mit einem
zweiten Eingang des UND-Glieds 29 verbunden ist, dem er
Impulse der Frequenz F₂ = und folglich der Periode
T₂ = KT₁ liefert. Der Ausgang des Glieds 29 ist mit dem
Zähleingang C₃₃ eines Impulszählers 33 verbunden.
Beim Empfang des Impulses I₁ läßt das Glied 29 an seinem
Ausgang die vom Schaltkreis 31 erzeugten Signale durch, die
vom Zähler 33 im Zeitintervall T, das den Impuls I₁ vom
Impuls I₂ trennt, verbucht werden.
Die Kippstufen des Zählers 33 sind parallel mit entsprechend
vielen unabhängigen Kippstufen eines Speicherschaltkreises
34 verbunden.
Der Zähler 33 weist einen Nullrückstellungseingang RAZ₃₃
auf, der mit dem Winkelgeber 20 über eine Leitung 35 verbunden
ist. In diese Leitung sind bekannte Mittel 35 A zur
Verzögerung der Übertragung der Vorderflanke der Impulse
I₁, I₂, . . . auf den Eingang RAZ₃₃ des Zählers 33 eingefügt.
Der Speicherschaltkreis 34 besitzt einen Ladeeingang Ch₃₄,
der über eine Leitung 36 mit dem Winkelgeber 20 verbunden ist.
Wenn der Impuls I₂ nach einer Rotation α R der Kurbelwelle
erzeugt wird, löst die Vorderflanke 34 A des Impulses I₂
die Übertragung des augenblicklichen Zählwerts F₂ · T
auf den Speicherschaltkreis 34 aus, dann bewirkt die vom
Zähler 33 mit einer gewissen Verzögerung in bezug auf die
Vorderflanke 34 A (durch die Mittel 35 A hervorgerufene Verzögerung)
empfangene Vorderflanke 33 A die Nullrückstellung
des Zählers 33. Der Zähler ist dann bereit, neue während
einer weiteren Rotation α R der Kurbelwelle 17 vom UND-Glied 29
kommende Impulse zu registrieren.
Der Speicherkreis 34 besitzt Ausgänge, die je mit den
Anschlüssen zur Einstellung des Zählanfangszustandes eines
Rückwärtszählorgans 37 verbunden sind.
Dieses Organ 37 weist einen Rückwärtszähleingang D₃₇ auf,
der über eine Leitung 38 mit dem Ausgang des Oszillators
der Frequenz F₁ verbunden ist. Das Organ 37 weist außerdem
einen Ausgang RO₃₇ auf, an dem bei jedem Nulldurchgang
dieses Rückwärtszählorgans ein Signal auftritt.
Das Zeitintervall T s , das zum Rückwärtszählen bis auf Null
des Organs 37 notwendig ist, dessen Anfangsinhalt F₂T ist
und das Rückzählimpulse der Frequenz F₁ erhält, ist durch
die Beziehung T s · F₁ = F₂ · T definiert; die Frequenz F s
der Nulldurchgänge des Organs 37 entspricht also der
Beziehung
wobei F die Frequenz der Impulse I₁, I₂, . . . ist.
Es erscheinen also K Impulse am Anschluß RO₃₇ des Rückzählorgans
37 während jeder Rotation α R der Kurbelwelle,
und die Periodizität dieser aufeinanderfolgenden Impulse
entspricht einer Rotation von
Grad der Kurbelwelle 17.
Das Rückwärtszählorgan 37 besitzt außerdem einen Ladeeingang
ch₃₇, der über einen Leiter 39 mit dem Ausgang
RO₃₇ verbunden ist. Unter diesen Bedingungen versetzt
jeder Nulldurchgang des Rückwärtszählorgans 37 dieses
Organ automatisch in den Ladezustand.
Der Ausgang RO₃₇ des Rückwärtszählorgans 37 ist über
eine Leitung 40 mit Zähleingang C₂₈ eines Schaltkreises 28
verbunden, der m Einzelschieberegister bekannter Art aufweisen
kann, von denen jedes acht Ausgänge aufweist. Die
verschiedenen Ausgänge des Schaltkreises 28 erzeugen einen
Impuls, der ein Bild jeder Winkeleinheit für die Stellung
der Welle ist und den Wert
angibt, wobei die Anordnung
dieser Ausgänge eine Unterscheidung zwischen 8 m vom
Schaltkreis 37 gelieferten Impulsen (0 bis 8 m -1) ermöglicht.
Jeder dieser vom Schaltkreis 37 kommenden Impulse bewirkt
die Weiterschaltung des Schaltkreises 28, der zu jedem
Zeitpunkt der im Zeitintervall
erhaltenen Impulse ist,
mit K 8 m -1
Der Schaltkreis 28, der einen "Winkelindikator" darstellt,
verhält sich also wie ein Schaltkreis des Typs "Schieberegister"
mit 8 m Ausgängen, die mit Ordnungszahlen von 0
bis (8 m -1) in der Fig. 3 bezeichnet sind, wodurch es
möglich ist, die Rotation der Kurbelwelle ausgehend von
der Bezugsstellung pro Einheitswinkel
zu verfolgen,
wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle in einem
Zeitintervall T zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen
I als konstant angenommen wird. Man sieht also, daß die Wahl
der Werte α R und K es ermöglicht, die Rotation der Kurbelwelle
genau zu verfolgen. Im allgemeinen wählt man die Werte
von α R und K so, daß der Wert des Winkels
beispielsweise
zwischen 0° 30′ und einigen Grad liegt, wobei
der Schaltkreis 28 aus drei Einzelschaltkreisen des
Schieberegistertyps mit je acht Ausgängen bestehen kann.
Der Schaltkreis 28 besitzt einen Nullrückstellungseingang
RAZ₂₈, der mit dem Zähler 20 über eine Leitung 41 verbunden
ist, so daß er von jedem Impuls I₁ auf Null zurückgestellt
wird.
Das Schieberegister 28 ermöglicht die Auswahl eines
"Winkelfensters".
Die beiden Ausgänge des Schieberegisters 28, die den beiden
Grenzwinkeln dieses Winkelfensters entsprechen, sind je mit
den beiden Eingängen einer Kippstufe 42 des Typs SET-RESET
verbunden.
Die Kippstufe liefert so auf ihrem Ausgang ein Signal in
Form eines Rechtecks zwischen den beiden Winkelstellungen,
die das gewählte "Winkelfenster" begrenzen: Das Rechtecksignal
fängt an, wenn ein Signal am Ausgang des Registers 28
erscheint, das dem ersten Grenzwinkel dieses "Fensters"
(erste Zustandsänderung der Kippstufe 42) entspricht, und
das Rechtecksignal ist beendet, wenn auf dem Ausgang des
Registers 28 ein Signal erscheint, das dem zweiten Grenzwinkel
des Fensters (zweite Zustandsänderung der Kippstufe
42) entspricht.
Fig. 6 zeigt schematisch die Zusammensetzung der Schaltkreise
26 und 27 (Fig. 2), die mit dem Schaltkreis 25
das Elektronikorgan 23 bilden.
Die Elektroden 7 und 8 des Detektors 6 sind in Serie mit
einem Widerstand 44 und einer Gleichstromquelle 45 verbunden.
Wie oben angegeben erhöhen sich der Strom im
Widerstand 44 und die Spannung an den Anschlüssen des
Widerstandes, wenn die Verbrennungsfront die Elektroden 7
und 8 erreicht. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Veränderung
der Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes 44 sehr
schnell vor sich geht. Das diese Spannung darstellende Signal
wird, evtl. über einen Adapter-Verstärker 46, an einen
Eingang eines UND-Glieds 48 geleitet, der es zu einer
Kippstufe 49 weiterleitet, wenn das Glied 48 gleichzeitig
ein Steuersignal über die Leitung 43 zugeführt erhält.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wurden die interessanten
Phänomene nur in einem einzigen Zylinder C₁ beobachtet.
Es wird angenommen, daß die Phänomene in den anderen Zylindern
gleich sind und daß die Zündeinstellung in allen Zylindern
identisch ist.
Man verwendet als Steuersignal das von der Kippstufe 42
kommende Signal, das mit dem Schaltkreis 28 (Fig. 5)
verbunden ist, so daß dieses Signal nur für einen gegebenen
Winkelbereich der Kurbelwelle auftritt, bei der
die Verbrennungsfront im Zylinder C₁ wahrscheinlich den
Detektor 6 während des Betriebs des Motors erreicht.
Außer dem vom UND-Glied 48 gelieferten Signal erhält
die Kippstufe ein Synchronisationssignal S, das aus den
Impulsen I bestehen kann, die vom Winkelgeber 20 erzeugt
werden, der auf einer Welle angeordnet ist, die sich mit
der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle dreht.
Der Ausgang der Kippstufe 49, der sich ursprünglich
im Zustand 0 befindet, wird bei Empfang des vom UND-Glied
48 kommenden Signals in den Zustand 0 zurückversetzt.
So erhält man ein Signal in Form eines Rechtecks, dessen
Breite abhängig ist vom Rotationswinkel R der Kurbelwelle
zwischen der Bezugsstellung und der Stellung, in der das
vom Detektor 6 erzeugte Signal auftritt. Dieses Signal wird
an einen ersten Eingang eines UND-Glieds 51 angelegt, das
auf einem zweiten Eingang die Ausgangsimpulse des Schaltkreises
28 zugeführt erhält, d. h. die Winkelindikation H.
An einem dritten Eingang des UND-Glieds 51 wird das Ausgangssignal
einer Kippstufe 52 angelegt, die durch das Synchronisationssignal
S und das Ausgangssignal eines Zählers 53 vom
Schieberegistertyp gesteuert wird. Dieser Zähler zählt die
Synchronisationsimpulse und liefert auf einem seiner Ausgänge
ein Signal, das eine Zahl n von Betriebszyklen des
Motors darstellt.
Beim Auftreten eines ersten Synchronisationssignals empfängt
das UND-Glied 51 gleichzeitig das von der Kippstufe 49 und
das von der Kippstufe 52 kommende Signal, die beide Steuersignale
sind; das Glied 51 läßt während der Dauer des von
der Kippstufe 49 erzeugten Signals
vom Winkelindikator H
kommende Impulse durch. Der gleiche Vorgang wiederholt sich
während n Betriebszyklen des Motors (wobei n eine ganze Zahl
gleich oder größer 1 ist), ehe der Zyklenzähler 53 ein Signal
erzeugt, das den Zustand der Kippstufe 52 ändert. Die Zahl
der Impulse, die das UND-Glied 51 durchquert haben, wird
durch die Zahl der n Zyklen im Schaltkreis 54 dividiert,
der eine mittlere Zahl von Impulsen
entspricht,
die repräsentativ für den Mittelwert des Rotationswinkels R m
der Kurbelwelle zwischen der Bezugsstellung und der Stellung
ist, die der Erzeugung eines Signals durch den Detektor 6
entspricht.
Diese Impulse werden an den Rückwärtszähleingang D₅₅
eines Vorwärts-Rückwärtszählers 55 angelegt, der auf
einen theoretischen Anfangswert der Impulsanzahl r th
gebracht wurde, welcher dem theoretischen Winkelabstand
R th zwischen der Bezugsstellung der Kurbelwelle und der
Stellung, in der das Signal des Detektors 6 auftritt,
entspricht, unter Berücksichtigung des vorbestimmten
Werts des Volumenanteils des verbrannten Gases im
totalen Gasvolumen im Zylinder.
Der absolute Wert der Differenz r th -r m , der kennzeichnend
ist für den Abstand ε = R th -R m , erscheint
an den Ausgängen des Schaltkreises 55, die mit den Eingängen
eines Speichers 56 verbunden sind, während das
Vorzeichen dieser Differenz von einem der Ausgänge,
die allgemein mit den englischen Ausdrücken "carry"
oder "borrow" bezeichnet werden, je nachdem, ob das
Vorzeichen positiv oder negativ ist, angezeigt wird.
Die Übertragung der Information ε vom Rückwärtszähler 55
zu einem Speicher 56 erfolgt durch den vom Zykluszähler 53
erzeugten Impuls, der von einem Verzögerungsschaltkreis 57 a
verzögert wird. Dieser Impuls, der ein zweites Mal in
einem Verzögerungsschaltkreis 57 b verzögert wird, versetzt
den Vorwärts-Rückwärtszähler 55 über den Eingang ch 55
wieder in den Ursprungszustand. Die gespeicherte Information ε
wird an einen Addierer-Subtrahierer 58 angelegt, an den
außerdem der theoretische Wert b th angelegt wird, der den
theoretischen Winkelabstand zwischen der Bezugsstellung
der Kurbelwelle und der Stellung während des Zündens darstellt,
dem der weiter oben definierte theoretische Winkelabstand
R th zwischen der genannten Bezugsstellung und der
Detektion der Verbrennungsfront durch den Detektor 6 im
Zylinder C₁ entspricht.
Der Schaltkreis 58 liefert ein Signal, das dem Rotationswinkel
β com = β th ±ε der Kurbelwelle zwischen der Bezugsstellung
und der tatsächlichen Stellung entspricht,
bei der die Zündsteuerung im Zylinder C₁ erfolgen muß.
Dieses Signal wird an die Voreinstellungsanschlüsse eines
Vorwärts-Rückwärtszählers 59 angelegt, dessen Rückwärtszähleingang
D₅₉ mit dem Ausgang eines UND-Glieds 60 verbunden
ist, das an einem Eingang das Synchronisationssignal
S empfängt und an einem zweiten Eingang das Winkelindikationssignal
H. Beim Nulldurchgang erzeugt der Schaltkreis
59 an seinem Anschluß RO₅₉ ein Zündsteuersignal,
das von einem Anpassungsschaltkreis 61 auf den Steueranschluß
des Thyristors 4 und den Ladeanschluß ch₅₉
übertragen wird, wodurch die Wiederherstellung des Ursprungszustandes
des Vorwärts-Rückwärtszählers 59 ermöglicht
wird.
Es ist möglich, Veränderungen vorzunehmen, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. So kann z. B. die Zündsteuerung
in jedem Zylinder getrennt funktionieren, indem entsprechend
viele Schaltkreise verwendet werden, die je aus den Elementen
48 bis 61 bestehen.
Bei bestimmten Betriebsbedingungen des Motors soll die
Zündsteuerung während einer mehr oder weniger langen
Zeitdauer von der optimalen Voreilung abweichen, beispielsweise
wenn man möchte, daß der Temperaturanstieg des
Motors beim Anlassen schneller erfolgt. Hierzu setzt man
zwischen die Schaltkreise 58 und 59 einen Addierer-Subtrahierer
62 (in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet),
der den Wert von β com dadurch ändert, daß algebraisch
ein Korrekturwert hinzugefügt wird. Diese Veränderung
kann ständig oder nur für eine bestimmte Zeitdauer erfolgen.
Im letzteren Fall kann die Dauer der Korrektion konstant
oder aber abhängig vom durch einen von einem Detektor 63
gemessenen Parameter bestimmten Wert sein.
Solche Korrekturen können ebenfalls durchgeführt werden,
um das Klopfen des Motors zu vermeiden oder um die Abgabe
von umweltschädigenden Abgasen zu reduzieren.
Eine Korrektur γ eines entsprechenden Werts kann eingeführt
werden, wenn der Motor nicht bei seinem höchsten
Wirkungsgrad läuft oder wenn der Wert des Volumenanteils
des verbrannten Gases am totalen Gasvolumen im Zylinder
nicht im Bereich von 0,4 bis 0,9 liegt. Die Vorgabe des
Werts γ für unterschiedliche Betriebsbedingungen kann in
Abhängigkeit von diesen Bedingungen programmiert werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Regeln der Zündsteuerung einer Brennkraftmaschine
durch Erfassung des Verbrennungsablaufs in
zumindest einem Zylinder, derart, daß unter Berücksichtigung
des Zustands des Gasgemisches eine markierte Stellung
der Motorwelle mit einem vorbestimmten Zündzeitpunkt
zusammenfällt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Volumenverhältnisses
der verbrannten Gase zum Gesamtvolumen der Gase
im Zylinder im vorbestimmten Zündzeitpunkt einen festgelegten
Wert von 0,4 bis 0,9 erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die optimale Zündsteuerung in Abhängigkeit von den
Betriebsbedingungen des Motors korrigiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Zylinder
während des Verbrennungsvorganges der Durchgang der
Grenzfläche zwischen den verbrannten Gasen und den
frischen Gasen in einer Bezugsstellung im Inneren der
Brennkammer während der Verbrennungsphase bestimmt wird
und daß der Zündzeitpunkt derart verstellt wird, daß
dieser Durchgang mit dem Durchgang der Motorwelle durch
eine vorbestimmte Winkelstellung übereinstimmt.
4. Vorrichtung zur Regelung der Zündsteuerung einer Brennkraftmaschine
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Markierungseinrichtungen für den Durchgang der Grenzfläche
zwischen frischen Gasen und verbrannten Gasen an
einer bestimmten Stelle während der Verbrennung in wenigstens
einem Zylinder des Motors;
Einrichtungen zur Ermittlung der Winkelstellung der Motorwelle, wenn die Grenzfläche einen bestimmten Punkt passiert und Einrichtungen zum Vergleich dieser Winkelstellung mit einer Bezugsstellung und durch Einrichtungen (27) zur Regelung der Zündsteuerung und Einrichtungen zur Modifizierung der Wirkung der Zündeinrichtungen als Funktion des Abstandes zwischen der Winkelbezugsstellung und der Stellung entsprechend dem Durchgang der Grenzfläche der Gase durch den bestimmten Ort.
Einrichtungen zur Ermittlung der Winkelstellung der Motorwelle, wenn die Grenzfläche einen bestimmten Punkt passiert und Einrichtungen zum Vergleich dieser Winkelstellung mit einer Bezugsstellung und durch Einrichtungen (27) zur Regelung der Zündsteuerung und Einrichtungen zur Modifizierung der Wirkung der Zündeinrichtungen als Funktion des Abstandes zwischen der Winkelbezugsstellung und der Stellung entsprechend dem Durchgang der Grenzfläche der Gase durch den bestimmten Ort.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Markierungseinrichtungen für den Durchgang der Grenzfläche
der Gase eine Ionisationssonde umfassen.
Applications Claiming Priority (1)
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