DE2044075C3 - Elektronische Schaltungsanordnung zur Verschiebung des Einspritzzeitpunktes von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungsanordnung /ur Verschiebung des Einspritzzeitpunktes von Brennkraftmaschinen mit Hochspannungszündung um beliebig wählbare Kurbelwellenwinkel.

Elektronische .Schaltungsanordnungen /ur Verschiebung des Einsprit/zeitpunktes um Kurbelwellenwinkel, die von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängen, sind bekannt (DEAS 15 26 498. DE-OS 61 187). Mit diesen bekannten Anordnungen läßt sieh jedoch der Einspritzzeilpunkt nur in engen Grenzen variieren. Wenn aber zum Beispiel auf dem Prüfstand die Zusammensetzung der Abgase der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Einspritzzeitpunkt untersucht werden soll, genügen die bekannten Anordnungen nicht mehr. In diesen Fällen hat man bisher auf die mechanische Einspritzzeitpunktverstellung zurückgegriffen (Jas mechanische Verfahren ist jedoch insbesondere bei Serienversuchen sehr umständlich und zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der es möglich ist, der Brennkraftmaschine bei beliebigen Stellungen der Kurbelwelle Kraftstoff zuzuführen, aJso vor und nach dem oberen Totpunkt Auch große Winkelabweichungen vom oberen TotpunH sollen möglich sein.
Eine besonders einfache Lösung ergibt sich dadurch,

ίο daß gemäß der Erfindung an zwei Ausgänge einer synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen auslösbaren, bistabilen Kippstufe zwei wechselweise betätigbare Sägezahngeneratoren angeschlossen sind, daß die Ausgänge der Sägezahngeneratoren an zwei Eingänge

•5 eines Differenzverstärkers angeschlossen sind und daß ein Ausgang des Differenzverstärkers über ein Differenzierglied an eine monostabile Kippstufe angeschlossen is L
Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbil-

2i) düngen sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung im Blockschaltbild. Fig. 2 einen Schaltplan der Schaltungsanordnung

•25 nach F i g. 1 und

Fig. 3 eine Darstellung der Ausgangsimpulse verschiedener Stufen der Schaltungsanordnung.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. I enthält einen Schalter II, der Impulse an eine bistabile Kippstufe 12

in abgibt. An zwei Ausgänge der bistabilen Kippstufe 12 ist je ein Sägezahngenerator 13 und 14 angeschlossen. Die Ausgänge der Sägezahngeneratoren 13 und 14 sind mit zwei Eingängen eines Differenzverstärkers 15 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 15 ist über

)"> ein Differenzierglied 16 an eine monostabile Kippstufe 17 angeschlossen. An der Ausgangsklemme 18 der monostabilen Kippstufe 17 können um definierte Kurbelwellenwinkel verzögerte Impulse abgenommen werden.

■"> Im Schaltplan nach Fig. 2 wird d^r .Schalter 11 von einem Nocken 21 bestätigt, der sich synchron zur Kubelwellendreh/ahl der Brennkraftmaschine dreht. Der bewegliche Kontakt des Schalters 11 ist mit einer Minusleitung 20 nd der feststehende Kontakt des Schalters U über einen Widerstand 22 mit einer Plusleitung 19 verbunden. Vom feststehenden Kontakt des Schalters 11 führen zwei aus je einem Kondensator 23 bzw. 24 und einer Diode 25 bzw. 26 bestehende Reihenschaltungen zu zwei Eingängen der bistabilen

V) Kippstufe 12. Die bistabile Kippstufe 12 besteht in bekannter Weise aus zwei Transistoren 120, 121. Diese besitzen je einen Emitterwiderstand 123 bzw. 127. einen Kollektorwiderstand 122 bzw. 126 und einen Basisableitwiderstand 124 bzw. 128. Der Kollektor des einen Transistors ist jeweils über einen Widerstand 125 bzw. 129 an die Basis des anderen Transistors angekoppelt. Mit den Basiselektroden der beiden Transistoren 120 und 121 sind die Eingänge der beiden Säge/ahngeneratoren 13 und 14 verbunden.

fei) Der erste Sägezahngenerator 13 enthält einen Kondensator 132, der über eine Konstantstromquelle 130, 131 langsam aufgeladen und über einen elektronischen Entladeschalter 133 schnell entladen werden kann.

h) Die Konstaritstromquelle besteht aus einem Transistor 130 mit einem Emitterwiderstand 131, der an die Minusleitung 20 angeschlossen ist. Als elektronischer Entladcschallcr wird ein PNP-Transislor 133 verwen-

det, dessen Emitter an die Plusleitung 19 angeschlossen ist

Der zweite Sägezahngenerator H ist gleich aufgebaut wie der erste Sägezahngenerator 13, enthält also eine Konstantstromquelle und einen elektronischen Entladeschalter, besitzt aber im Unterschied zum ersten Sägezahngenerator 13 mehrere Kondensatoren 142, von denen je nach dem gewünschten Verzögerungswinkel einer Ober einen Wahlschalter 144 an die Plusleitung 19 anschließbar ist

Die Spannungen an den Kondensatoren der beiden Sägezahngeneratoren werden je einem Eingang des Differenzverstärkers 15 zugeführt Der Differenzverstärker 15 besteht in bekannter Weise aus zwei Transistoren 156, 157, deren Emitter verbunden sind und deren Kollektoren über je einen Widerstand 158 bzw. 15S an die Plusleitung 19 angeschlossen sind. Zur Entkopplung der beiden Transistoren voneinander und zur Temperaturkompensation können in den Emitterzuleitungcn Dioden 154 und 155 angeordnet sein. Die beiden Emitter sind an eine Konstants'.^romqiielle angeschlossen. Diese besteht aus einem Transistor 150 mit einem Emitterwiderstand 151 und einem Basisspannungsteiler 152,153. Das Differenzierglied 16 enthält in bekannter Weise einen Kondensator 162, dem eine Verstärkerstufe aus einem Transistor 160 und einem Kollektorwiderstand 161 vorgeschaltet ist. Die Basis des Transistors 160 ist an den Kollektor des Transistors 156 im Differenzverstärker 15 angeschlossen.

Die negativen Ausgangsimpulse des Differenziergliedes 16 gelangen über eine Diode 178 zum Eingang einer monostabilen Kippstufe 17, die aus den Ausgangsimpulsen des Differenzierglieds 16 definierte Rechteckimpulse formt.

Die monostabile Kippstufe 17 enthält in bekannter Weise zwei Transistoren 170, 171 mit Kollektorwiderständen 172, 173. jeweils der Kollektor des einen Transistors ist mit der Basis des anderen Transistors gekoppelt "nd zwar einmal galvanisch über einen Widerstand 174 und das andere Mal kapazitiv über einen Kondensator 175. Zwischen der Basis des Transistors 171 und dem Kondensator 175 ist zur Unterdrückung von Impulsen unerwünschter Polarität eine Diode 177 angeordnet. Vom Verbindungspunkt zwischen d?m Kondensator 175 und 1er Diode 177 führt ein Widerstand 176 zur Plusleitung 19.

F i g. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung an verschiedenen Punkten der Schaltung: 3a ist der Verlauf der Spannung am feststehenden Kontakt des Schalters U, 30 ist die Ausgangsspannung der bistabilen Kippstufe '2, 3c die Spannung am Kondensator 132 im ersten Sägezahngenerator 13, 3d die Spannung an einem ersten Kondensator 142 im zweiten Sägezahngenerator 14, 3e die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 15, 3Adie Ausgangsspannung des Differenziergliedes 16, 3g die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 17, 3h die Spannung an einem zweiten Kondensator im zweiten Sägezahngeneiator 14, dessen Kapazität kleiner ist als die des ersten, und 3/ die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 17, wenn der zweite Kondensator im zweiten Sägezahngenerator 14 eingeschaltet ist Im folgenden wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung anhand der F i g. 2 und 3 erläutert Im Ausgangszustand leitet in der bistabilen Kippstufe 12 der Transistor 120, während der Transistor 121 gesperrt i?t. Zur Zeit h gibt der Schalter Il einen negativen Impuls ab (s. Fig.3a), der die bistabile Kippstufe 12 über den Kondensator 23 und die Diode 25 zum Kippen bringt Jetzt leitet der Transistor 131, und der Transistor 120 sperrt An den Widerständen 126 und 127 fallen jetzt Spannungen ab, so daß den Transistoren 143 und 130 Basisstrom zugeführt wird.

Der Transistor 143 entlädt dabei den Kondensator 142, wie es in F i g. 3d und 3h zum Zeitpunkt fi dargestellt ist. Gleichzeitig beginnt die Konstantstromquelle, die aus dem Transistor 130 und dem Emitierwiderstand Hl besteht, den Kondensator 132 im ersten Sägezahngene rator 13 aufzuladen. F i g. 3c zeigt den linearen Anstieg der Spannung am Kondensator 132. Im Differenzverstärker Ii übernimmt jetzt der Transistor 156 den ganzen von der Konstantstromquelle 150, 151 gelieferten Strom, weil seine Basis auf positivem Potential gehalten wird.

Zum Zeitpunkt fc gibt der Schalter 11 wieder einen negativen Impuls ab, der über den Kondensator 24 und die Diode 26 die bistabile Kippstufe 12 wieder zurückkippt. Damit werden die Transistoren 143 und 130 wieder gesperrt. Die Spannung am Kondensator 132 im ersten Sägezahngenerator 13 steigt nicht weiter (s. Fig.3c). Gleichzeitig leitet jetzt der Transistor 140 im zweiten Sägezahngenerator 14 und lau: den Kondensator 142 auf. Im Zeitraum zwischen ti und i₄ wird üie Spannung am Kondensator 1J2 im ersten Sägezahngenerator 13 auf dem konstanten Wert li\ gehalten, während die Spannung am Kondensator 142 linear ansteigt, wie es in Fig. 3d daigesiellt ist. Sobald die Spannung am Kondensator 142 stärker negativ ist als die am Kondensator 132, übernimmt im Differenzverstärker 15 der Transistor 157 nahezu den ganzen Strom von der Konstantstromquelle 150,151. Das isi jm Zeitpunkt U der Fall. Infolge der hohen Verstärkung ιΚτ beiden Transistoren 156 und 157 im Differenzverstärker 15 verschiebt sich die Spannung am Kollektor des Transistors 156 zum Zeitpunkt U rasch in positiver Richtung, wie es in F i g. Je dargestellt ist.

Der Transistor 160 im Differenzierglied 16 macht ilen Flankenanstieg noch steiler. Der Kondensator 162 des

•to Di^fferenzierglieds 16 gibt über die Diode 178 einen negativen Nadelimpuls (s. F i g. 3f) an die monostable Kippstufe 17 ab. Diese kippt dadurch in ihren nichtstabilen Zustand und gibt einen negativen Aus gangsimpuls definierter Länge an die A isgangsHeimne 18 ab. Dieser Ausgangsimpuls wird ebenfalls dem Transistor 133 im ersten Sägezahngenerator 1} zugeführt. Dadurch wird jetzt der Kondensator 1U wieder entladen (s. F i g. 3c Zeitpunkt (4).

Der Ablauf dieser Vorgänge wiederholt sich in der

Folgezeit periodisch. Der zeitlich verschobene Impuls wird immer dann ausgelöst, wenn die Spannung ai.i Kondensator 142 gleich der Spannung am Kondensator 132 ist. Die Verzögerungszeit hängt also von der Steigung der Sägezahnspannung nach F i g. 3d ab.

Durch Auswählen eines kleineren Kondensators mit Hilfe des Wahlschalters 144 kann ein steilerer Anstieg erzielt werden, wie es F i g. 3h zeigt.

F i g. 3i zeigt e-nen Ausgangsimpuls, der weniger gegen den Eingangsimpuls verschoben ist als der Ausgangsimpuls nach 3g, weil eine kleinere Kapazität im zweiten Sägezahngenerator 14 verwendet wurde. Wenn der Kondensator 132 im ersten Sägezahngenerator 13 unabhängig von der Drehzahl immer auf die gleiche Spannung L\ aufgeladen würde, dann wäre der

M Ausgangsimpuls nach Fig.3g oder 3i immer um eine konstante Zeit gegen den Eingangsimpuls verschoben. Der Ausgangsimpuls soll jedoch nicht mn eine konstante Zeit, sondern um einen konstanten Urne hleil

der l'eriodendauer verschoben werden. Das wird leicht dadurch erreicht, daß die Aufladespannung U\ umgekehrt proportional zur Drehzahl ist. Da der Kondensator 132 über eine Konstantstromquelle aufgeladen wird, ist nämlich seine Aufladespannung proportional zur Aufladezeit. Die Aufladezeit ist aber umgekehrt proportional zur Periodendauer, da die Konstantstromquelle 130,131 von der bistabilen Kippstufe 12 aus- und eingeschaltet wird.

Die an die Schaltungsanordnung gestellten Forderungen sind damit erfüllt. Der an der Ausgangsklemme 18 abgegebene Ausgangsimpuls ist um einen mit dem Wahlschalter 144 vorwählbaren Bruchteil der Periodendauer gegen den Eingangsimpuls verschoben. Für Motoruntersuchungen auf dem Prüfstand genüg! die dargestellte stufenweise Verstellbarkeit des Zündzeitpunktes. Es können z. B. zehn fein abgestufte Kondensatoren 142 verwendet werden. Auch eine stufenlose Verschiebung des Zündzeitpunktes ist möglich, wenn man den Widerstand 141 in der Konstantstromquelle des /weiten Sägezahngenerators 14 regelbar ausführt.

Man kann dann mit dem Wahlschalter 144 grob die Stufen einstellen und mit dem Widerstand 141 die Feinregelung vornehmen.

Zur Abgabe der Steuerimpulse für die beschriebene Schaltungsanordnung müssen als Schalter 11 im Zündverteiler der Brennkraftmaschine zusätzlich Kontakte angebracht sein, wie es bei elektronisch gesteuerten Einspritzanlagen üblich ist. Die bistabile Kippstufe 12 halbiert jedoch die Frequenz der vom Schalter 11 abgegebenen Impulse, so daß es erforderlich ist. entweder die doppelte Zahl von Kontakten vorzusehen oder zwei der beschriebenen Schaltungsanordnungen einzusetzen. Die zweite Möglichkeit ist im Allgemeinen nicht besonders aufwendig, da zum Aufbau der Schaltung nach F i g. I weitgehend integrierte Bausteine verwendet werden können.

Die beschriebene Schaltungsanordnung kann außerdem auch zur Verschiebung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine bei Versuchen auf dem Prüfstand verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltungsanordnung zur Verschiebung des Einspritzzeitpunktes von Brennkraftmaschinen mit Hochspannungszündung um beliebig wählbare Kurbelwellenwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Ausgänge einer synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen auslösbar en bistabilen Kippstufe (12) zwei wechselweise betätigbare Sägezahngeneratoren (13, 14) angeschlossen sind, daß die Ausgänge der Sägezahngeneratoren (13, 14) an zwei Eingänge eines Differenzverstärkers angeschlossen sind und daß ein Ausgang des Differenzverstärkers (15) über ein Differenzierglied (16) an eine monostabile Kippstufe (17) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung der bistabilen Kippstufe (12) wenigstens ein Schalter (11) vorgesehen ist, der von einem mit der Kurbelwelle mechanisch verbundenen Nocken (21) betätigbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (16) eingangsseitig wenigstens eine Verstärkerslufe (160, 161) enthält.

4. Anordnung nach einem dtr Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sägezahngenerator (13) eine Konstan'stromquelle (130, 131), einen Kondensator (132) und einen elektronischen Entladeschalter (133), dessen Steuerelektrode an den Ausgang der monostabilen Kippstufe (17) angeschlossen ist enthält.

5. Anordnung nach eii.em der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß d< zweite Sägezahngenerator (14) eine Konstantstromquelle (140, 141) und mehrere durch einen Wahlschalter (144) an die Konstantsiromquelle ausschließbare Kondensatoren sowie einen elektronischen Entladeschalter (143) enthalt.

6. Anordnung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des elektronischen Entladeschalters (143) von einem Transistor (121) in der bistabilen Kippstufe (12) betätigbar ist und daß der Transistor (121) auch die Konstantstromquelle (130, Hl) im ersten Sägezahngenerator (13) ansteuert.