DE2246252A1 - Verfahren und anordnung zum messen des zuendwinkels einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zum Messen des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Zündwinkels einer fremdge zündeten Brennkraftmaschi ne -unter Verwendung von aus den Zündimpulsen der Maschine gewonnenen Zündsignalen und mittels eines Bezugssignalgebers bei einem definierten Kurbelwellen winkel erzeugten Bezugssignalen.
• Beispielsweise zum Zwecke der Verminderung schädsicher Bestandteile in den Abgasen von Brennkraftmaschinen, seien es Maschinen mit hin -und hergehenden Kolben oder Rotationskolben, ist man daran interessiert, den Zündwinkel der Maschine möglichst genau zu kenneon. Außer im Rahmen der Diagnose der 3rennkraftmaschine, die beispielsweise in einem Fahrzeug einige setzt sein mag, ist die Ermittlung des Zündwinkels durch von wadeutung im Rahmen einer Regeleinrichtung für den Zündwinkel, die den Istwert des Z'Indwinkels - isw. ein diesem Istwert entsprechendes Signal vergleicht mit einem vorgegebenen Sollwert - oder eines diesem Sollwert entsprechenden Signal -.
• rigkeiten macht die Ermittlung des Zündwinkels insbesondere deshalb, weil eine Messung des Ztindvinkels über den zeitlichen Abstand zwischen einem Bezugssignal und einem Zündsignal infolge der unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zumindest ohne erheblichen Aufwand nicht möglich ist. Es MB dann eine Korrektur dieser Zeit entsprechend der Jeweiligen Drehzahl vorgenommen werden.
• Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch, daß aus der zeitlichen Folge der Zünd- und der Bezugssignale eine jeweils ein Rechtecksignal enthaltende periodische Spannung gewonnen wird, deren Frequenz proportional der Mbschinendrehzahl ist, während ihr von der Maschinendrehzahl unabhängiges Tastverhältnis ein Xaß für den auf die Bezugssignale bezogenen Zündwinkel ist, und daß die periodische Spannung in eine ihrem Tastverhältnis entsprechende Spannungsamplitude umgesetzt wird, die als Meßgröße für den Zündvinkel dient.
• Bei der Erfindung wird also durch das Bezugssignal, das beispielsweise bein oberen Totpunkt oder Erfassung von Zündwinkeln nach dem oberen Totpunkt etwa bei 45° nach dem oberen Totpunkt gegeben wird, eine Rechteckspannung erzel..g«'l, die bis zum ersten Zindsignal nach diesem Bezugssignal andauert, worauf diese periodi,sche Spannung den Wert Null besitzt, bis durch das erneute liezugssignal der Spannungsverlauf erneut beginnt. Zwar ist die Dauer sowohl dieses Rechteckimpulses als auch dieser periodischen Spannung umgekehrt proportional der Naschinendrehzahl, aber das Tastverhältnis, d. h. das Verhältnis der Dauer des Rechteckimpulses zur Dauer desjenigen Bereichs der Spannung,in dem diese den Wert mull hat, ist unabhängig von der Maschinendrehzahl und lediglich abhängig von dem Abstand zwischen den Zündsignalen einerseits und den Bezegssignal andererseits. Erfindungsgemäß wird daher diese-s Tastverhältnis als Maß für den gesuchten Ziindwinkel ausgenutzt.
• Die bevorzugte erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß d>m Zündsignale und die Bezugssignale unterschiedlichen Eingangen einer bistabilen Eippstufe zugeführt werden, an deren Ausgang die periodische Spannung abgegriffen und in eine Auswerteschaltung geleitet wird. Hier wird also die bekannte Eigenschaft einer bistabilen Kippstufe, bei Impulsen gleicher Polarität an ihren beiden Eingängen jeweils von dem einen in den anderen stabilen Zustand zu kippen, dazu ausgenutzt, die bereits oben erläuterte periodische Spannung aus erden Zündsignalen und den Bezugssignalen zu erzeugen.
• Die Auswerteschaltung kann einen Schaltungsteil zur Bildung des Mittelwertes der Abweichung der periodischen Spannung von einer konstanten Gleichspannung enthalten. Hierzu dient sweckmäßigerweise eine ein Meß-.Anstrument enthaltende Brückenschaltung, wobei das MIßinstrument in Grad Kurbelwellenvinkel, d.h. in Wertem des -Zündwinkels, geeicht sein kann.
• Das Abgreifen der Zündimpulse zur Gewinnung der Zündsignale macht keine Schwierigkeiten; es kann mittels eines im Bereich des Zündkabels angeordneten induktiven Aufnehmers oder dadurch geschehen, daß eine Verbindung mit einem Anschluß an der Zündspule der Zündvorrichtung hergestellt wird. Dagegen können bezüglich der Gewinnung der Bezugssignale Sohwierigkeiten auftreten, da beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzte Brennkraftmaschinen bisher nicht serienmäßig mit einem Signalgeber, der beispielsweise beim oberen Totpunkt ein Signal erzeugt, ausgerüstet sind. Eine einfache diesbezügliche Maßnahme zeichnet sich dadurch aus, daß der Bezugssignalgeber eine mit der Maschinendrehzahl rotierende magnetische Unsymmetrie und einen mit dieser zusammenwirkenden induktiven Impulserzeuger enthält. Diese magnetische Unsymmetrie kann beispielsweise in Form einer eingeklemmten Schraube vorhanden sein. Sie braucht auch nicht unmittelbar im Bereich des Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet zu sein; als zweckmäßig hat es sich erwiesen, eine derartige magnetische Unsymmetrie am Lüfterrad der Brennkraftmaschine vorzusehen, das ebenfalls mit einer von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Drehzahl rotiert.
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindnng anhand der Figuren erläutert, von denen Figur 1 das Schaltungsschema der bevorzugten jusführungsform einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemä den Verfahrens zeigt, während Figur 2 den Verlauf der Spannzungen an verschiedenen Punkten der Schaltung wiedergibt.
• Figur 3 schließlich zeigt eine ausgeführte Schaltung.
• Ingallen Figuren sind dieselben Bezugszeichen für dieselben Deile verwendet.
• Betrachtet man zunächst Figur 1, so stehen an der beispielsweise mit der nicht dargestellten Zündspule der Zündeinrichtung verbundenen Klemme 1 die Zündsignale der Brennkraftmaschine, die in dem zeitlichen Verlauf nach Figur 2 mit a beeichnet sind, und an der Klemme 2 hinter dem Bezugssignalgeber 3 die Bezugsimpulse, die in dem Zeitdiagramm der Figur 2 mit -b bezeichnet sind. Durch den Impulsformer 4 werden die Zündimpulse a in Impulse a' (siebe Figur 2) umgeformt; wie Figur 2 erkennen läßt, hat der Impulsformer 4 zugleich die Eigenschaften eines Einweggleichrichters.
• Die entsprechende Aufgabe löst bezüglich der Bezugsimpulse b der hinter dem Verstärker 5 angeordnete Schmidt-Trigger 6, so daß die Impulse b in Bezugssignale b' umgewandelt werden.
• Die Signale a' und b werden nun Jeweils einem der Eingänge 7 und 8 des bistabilen Multivibrators 9 zugeführt, der so arbeitet, daß beim Vorliegen eines Bezugssigna2is b' an seinen Eingang 8 am Ausgang 10 des bistabilen Multivibrators 9 eine positive Spannung erzeugt wir.d.,-während infolge Rücksetzung des- Multivibrators 9 beim Eintreffen eines Zündsignals a' an einem Eingang 7, das übrigens dieselbe Polarität wie dies Signal b' hat, diese Spannung beendet-wird. Infolgen der gegenseitigen fosten b en swischens den Zündsignalen und des F@@@@ signalen ergibt sich an Ansgang 10 des bistabilen Multivibrators 9 demgemäß eine periodische Spannung c mit einem Verlauf, der aus dem untersten Zeitdiagramm der Figur 2 ersichtlich ist. Zwar ist verständlicherweise die Dauer dieser periodischen Spannung c, die sich jeweils über 3600 Kurbelwellenwinkel erstreckt, umgekehrt proportional der Drehzahl, und auch die Zeitdauern tl und t2 ihrer beiden Bereiche sind drehzahlabhängig, nicht aber ihr Tastverhältnis t1:2.
• Dieses Tastverhältnis ist vielmehr ausschließlich bestimmt durch den Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Signalen b' und a', d. h. vom Zündvinkel. Bildet man demgemäß den Effektivwert oder einen anderen Mittelwert der periodischen Spannung c und fahrt diesen einer in Figur 1 mit 11 bezeichneten Brückenschaltung zu, der ferner eine konstante Gleichspannung zugeftihrt wird, so kann an einem mit der Brücke verbundenen MeBinstrument 12 als Verstimmung der Brücke der Zündwinkel abgelesen werden.
• Die Konstantspannungsquelle für die Brilokensohaltung 11 ist in Figur 3 mit 13 bezeichnet. Sie enthält als weaentlichen Bestandbeil, die Zenerdiode 14 in Verbindung mit dem Transistor 15.
• Der Bezugssignalgeber 3 ist als indnktiver Signalgeber mit einer mit einem Eisenkern versehenen Spule 16 ausgeführt, die zusammenwirkt mit einer magnetischen Unsymmetrie an eines rotierenden Teildes'Notors. Dementsprechend gibt-der Bezugssignalgeber 3 Impulse des in Figur 2 bei b dargestellten Zeitverlaufs anoden nachgeschalteten Verstärker 5 ab. Dieser hat ebenso wie der Schmidt-Trigger 6 einen an sich bekannten Aufbau. DA8 gilt as.crh für den Impulsformer 4 und die bistabile Kipp-Btufl3 Zur Dämpfung des Instruments 12 ist die Brückenschaltung ii mit Kondensatoren 17 und 18 ausgerdstet, die wahlweise eingeschaltet werden können. Der Widerstand 20 dient zur Einstellung der Empfindlichkeit, der Widerstand 21 zum Nullabgleich der Brücke. Parallel zu dem Meßinstrument 12 sind Anschlüsse 22 und 23 für einen Schreiber vorgesehen. Die Verstimmung der Brücke erfolgt durch Verändern der Leitfähigkeit des Transistors 24, dem von der bistabilen Kippstufe 9 her die spannung zuge führt wird.
• Diese Spannung wird alrio. in der Brückenschaltung verglichen mit einer am Widerstand 21 abgegriffenen konstanten Gleichspannung, und das Instrument 12 zeigt den Mittelwert der Abweichung der beiden Spannungen an.

Claims (6)

1. ANSPRUCHE

   rn w Verfahren zum Messen des Zündwinkels einer fremdgerzündeten Brennkraftmaschine unter Verwendung von aus den Zündimpulsen der Maschine gewonnenen Zündsignalen und mittels eines Bezugssignalgebers bei einem definierten Kurbelwellenwinkel erzeugten Bezagssignalen, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Folge der Zünd- und der Bezugssignale (a', b') eine jeweils ein Rechtecksignal enthaltende periodische Spannung (c) gewonnen wird, deren Frequenz proportional der Maschinendrehzahl ist, wKhrend ihr von der Haschinendrehzahl unabhängiges Gastverhältnis (t7:t2) ein Maß für den auf die Bezugssignale (b') bezogenen Zündwinkel ist,und daß die periodische Spannung (c) in eine ihrem Tastverhiltnis (tl:t2) entsprechende Spannungsamplitude umgesetzt wird, die als Meßgröße für den Zündwinkel dient.
2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die ZUndsignale <a') unterschiedlichen Eingängen (7, 8) einer bistabilen Kippstufe (9) zugefUhrt werden, an deren Ausgang (10) die periodische Spannung (c) abgegriffen und in eine Auswerteachaltung (11,12) geleitet wird.
3. 3.. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsignale (a') und die Bezugssignale (b t) Impulse gleicher Polarität sind.
4. 4. Xnosdnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichn &t, daß die Auswerteschaltung-(11) einen Schaltungstail (12) zur Bildung des Mittelwertes der Abweichung der periodischen Spannung (c) von einer konstanten Glechspannung enthält.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine ein Meßinstrument (12) enthaltende Brückenschaltung (11) ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgeber (3) eine mit der Maschlnendrehza.hl rotierende magnetische Unsymmetrie und einen mit dieser zusammenwirkenden induktiven Impulserzeuger (16) enthält.