DE2127674C3

DE2127674C3 - Elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2127674C3
Application number: DE2127674A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Takasago Hyogo Saita (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1974-10-03
Also published as: US3791364A; DE2127674A1; DE2127674B2; JPS5114976Y1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elek- schinc ausreichend starke Zündfunken erzeugt wer-

tronischc Zündeinrichtungen mit Zündzeitpunktver- den. Bei niedrigen Betriebsdrehzahlen kann dann die

stellung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus 40 Zeit, in welcher Strom fließt, auf den niedrigsten

einem drchzahlabhängigen Impulsgeber, einer zum möglichen Grenzwert eingestellt werden. Der Strom

richtigen Zeitpunkt Zündsignalc abgebenden Zünd- fließt dabei im wesentlichen unabhängig von der

zeitfeststellschaltung, ferner einer in Abhängigkeit Drehzahl der zugeordneten Brennkr ''!.maschine nur

der Zündsignale durchschaltenden monostabilen während einer vorbestimmten festen Zeitdauer durch

Kippschaltung und einer in Abhängigkeit der Aus- 45 die Zündspule. Die thermischen Verluste in der

lösesignalc der monostabilen Kippschaltung einen Zündspule werden auf diese Weise auf einen mini-

Zündfunken erzeugenden Zündschaltung. malen notwendigen Wert reduziert.

Es sind bereits Zündanlagen bekannt, bei denen Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beim Zündzeitpunkt durch einen mechanisch betätigten steht darin, daß im leitenden Zustand des ersten Schalter oder einen von einem elektromagnetischen 50 Halblciterelements der Kondensator aufgeladen ist, Steuergenerator erzeugten Stromimpuls ein vorher während im leitenden Zustand des zweiten Halbstromleitender Transistor gesperrt wird, der im Pri- lciterelemcnts die Entladung des Kondensators stattmärstromkreis einer Zündspule angeordnet ist. Es ist findet.

ferner bekannt, zwischen einem mit der Kurbelwelle Die Erfindung soll nunmehr an Hand der folgender Brennkraftmaschine oder deren Nockenwelle 55 den Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung umlaufenden Steuergenerator und der Stcuerelck- erläutert werden, Es zeigt

trode eines elektronischen Schalters frequcnzabhän- F i g. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips

gige Schaltelemente anzuordnen, mit denen die vom der Erfindung und

Steuergenerator gelieferte Steuerspannung mit zuneh- F i g. 2 ein schematisches Schaltdiagramm einer

mender Drehzahl phasenverschoben wird. Bei diesen 60 gemäß der Erfindung gebauten Zündeinrichtung,

bekannten Zündanlagen bleibt' im gesamten Dreh- In Fig. 1 ist ein Diagramm zur Erläuterung des

Zahlbereich der Stromflußwinkel konstant wobei un- Prinzips der Erfindung dargestellt. In F i g. 1 ist auf

ter dem Stromflußwinkel derjenige Winkel verstan- der Ordinatenachse die Zeit und auf der Abszisse die

den wird, den die Kurbelwelle jeweils zurücklegt, so- Drehzahl einer Brennkraftmaschine dargestellt; eine

lange die Primärwicklung der Zündspule zur Vorbe- 65 Gerade A stellt die Zündcharakteristik von her-

reitung des nächsten Zündzeitpunkts vom Primär- kömmlichen Brennkraftmaschinen dar, bei denen der

strom durchflossen wird. Dies bringt jedoch den zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden

Nachteil mit sich, daß bei steigenden Drehzahlen die Funken mit zunehmender Drehzahl der Brennkraft-

maschine stetig abnimmt Eine weitere Gerader geführten Reihenfolge in Serie geschaltet sind. Der stellt die Arbeitszeit eines monostabilen Multivjbra- Transistor 14 besitzt eine an die Kathodenelektrode tors dar, welcher in Verbindung mit einer herkömm- der Diode 12 angeschlossene Basiselektrode, eine an liehen Zündeinrichtung verwendet werden kann. Die Erde angeschlossene Emitterelektrode und eine über Arbeitszeit des monostabilen Multivibrators, wäh- 5 einen Kollektorwiderstand 16 an den positiven Anrend welcher derselbe sich in semistabilcm Betriebs- Schluß einer Gleichstromquelle B angeschJussene zustand befindet, bleibt hingegen trotz zunehmender Kollektorelektrode, wobei die Gleichstromquelle B Drehzahl der Brennkraftmaschine weitgehend unver- genauso wie der Signalgenerator XO mit Erde verändert. Sobald der monostabile Multivibrator in den bunden ist. Die Kollektorelektrode des Transistors semistabilen Betriebszustand geschaltet ist, wird der ία 14 ist ferner mit einem Kondensator 18 verbunden, dazugehörige Halbleiterschalter geöffnet und der welcher seinerseits an eine Anodenelektrode einer durch die Zündspule fließende Strom unterbrochen. Diode 20 und an eine Kathodenelektrode einer wei-Die Strom-Unterbrechungszeit der Zündspule ent- teren Diode 22 angeschlossen ist. Die Diode 20 ist spricht dabei der Arbeitszeit des monostabilen Multi- mit ihrer Kathodenelektrode an Erde angeschlossen, vibrators, welche von einer Drehzahländerung der 15 während die Anodenelektrode der Diode 22 mit der Brennkraftmaschine weitgehend unabhängig ist. Transistor-Kippschaltung MM verbunden ist.

Bei einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftma- Die Transistor-Kippschaltung MM ist als monoschine ist die Zeit, in der Strom durch die Zündspule stabiler Multivibrator aufgebildet, der einen NPN-fließt, bzw. die »Leitungszeit·: gleich der Differenz Transistor 24 in Emitterschaltung aufweist, dessen der Ordinatenwerte der entsprechenden Punkte auf 20 Kollektorclektrode über einer. Widerstand 26 mit den Geraden A und C, welche der Drehzahl der dem positiven Anschluß der Gleichstromquelle B Brennkraftmaschine entsprechen. Diese Leitungszeit während deren Basiselektroden mit der Anodenclekwird lang genug eingestellt, damit bei einer hohen irode der Diode 22 verbunden und über einen Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine ein ausrei- Widerstand 28 an Erde angeschlossen ist. Die KoI-chend starker Zündfunke erzeugt wird. Die Zünd- 25 lektorelcktrodc des Transistors 24 ist weiterhin über spule wird über einen Versorgungsschaltkreis erregt, einen Widerstand 30 mit einer Basiselektrode eines dessen Zeitkonstante bei hohen und niedrigen Be- weiteren NPN-Transistors 32 verbunden. Die KoI-triebsdrehzahlen der Brennkraftmaschine unverän- ieklorelektrode des Transistors 32 ist mit der Basisdert bleibt, so daß bei niedriger Betriebsdrehzalil der elektrode des Transistors 24, mit der aus einem Kon-Strom auch dann noch durch die Zündspule fließt. 30 densator 34 und einem Widerstand 36 bestehenden wenn eine ausreichend hohe elektromagnetische Reihenschaltung und über einen Kollektorwiderstand Energie in der Spule eingespeichert ist. Hierdurch 38 mit dem positiven Anschluß der Glcichstromquelwird dann in der Zündspule auf Grurd des elektri- le B verbunden. Die Verbindung zwischen dem Konschen Widerstandes Wärme erzeugt, was zu einem densator 34 und der Basiselektrode des Transistors ungewünschten Temperaturanstieg in der Zündspule 35 24 ist über einen Widerstand 40 an den positiven führt. . Anschluß der Gleichstromquelle/? "ngeschlossen;

Im Räumen der vorliegenden Erfindung werden der Widerstand 36 liegt parallel zu einer Dioüe 42,

die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Zünd- welche so gepolt ist, daß ein Entladungsstrom des

einrichtungen dadurch beseitigt, daß die Zeit, in der Kondensators 34 durch sie hindurchflicßcn kann,

der durch die Zündspule fließende Strom unterbro- 40 Die Zündschaltung IC weist einen NPN-Transistor

chen ist, bei niedrigerer Betriebsdrehzahl der zugehö- 44 in Emitterschaltung auf, dessen Basiselektrode

rigen Brennkraftmaschine länger und bei höherer mit der Kollektorelcktrode des Transistors 32 ver-

Drchzahl der Brennkraftmaschine kürzer wird. Wie bunden ist, während die Kollektorelektrodc einerseits

insbesondere aus der Geraden B in Fig. ! zu ersehen über eine Zener-Diode 46 nvt Erde und andererseits

ist, ändert sich die Unterbrccliungszcit für die Zünd- 45 über die Primärwicklung einer Zündspule 48 mit der

spule proportional zu einer Veränderung der Zeit- positiven Klemme der Gleichstromquelle B verbun-

daucr zwischen den Zündfunken relativ zu einer den ist; die Zündspule 48 besitzt noch eine Sckun-

Drchzahländcrung der Brennkraftmaschine, wie sie dürwicklung, welche in an sich bekannter Weise mit

durch die Gerade A in Fig. I dargestellt ist. Bei ho- der Brennkraftmaschine verbunden ist.

hen und niedrigen Betricbsdrchzahlcn der Brenr- 5· Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltan-

kraftmaschinc wird der Zündspule ausreichend elek- Ordnung ist wie folgt: Die Kippschaltung MM bzw.

tromagnetische Energie zugeführt, während gleich- der monosiabile Multivibrator möge sich in stabilem

zeitig die thermischen Verluste in der Zündspule ver- Zustand befinden, in dem der Transistor 4 leitend ist,

ringert sind. während der Transistor 32 gesperrt ist; weiterhin

In F i g. 2 ist eine elektronische Zündeinrichtung 55 möge ein Basisstrom von der Gleichstromquelle B

für Brennkraftmaschinen gemäß der Erfindung dar- über den Widerstand 38 an den Schalttransistor 44

gestellt. Die dargestellte Zündeinrichtung weist eine angelegt sein, um diesen in leitenden Zustand zu ver-

Feststellschaltung ID zur Feststellung der Zündzeit- setzen, damit Strom von der Gleichstromquelle B

punkte, zu denen die zugehörige, nicht dargestellte durch die Primärwicklung der Zündspule 48 fließt.

Brennkraftmaschine gezündet wird, eine Transi- 60 Der Kondensator 18 der Feststcllschaltung ID wird

stor-Kippschaltung MM und eine Zündschaltung IC dabei von uer Gleichstromquelle B über den Wider-

auf. stand 16 mit der in Fig. 2 dargestellten Polarität ge-

Die Fcststellschaltung ID weist einen Signalgene- laden.

rator 10 herkömmlicher Bauart auf, der entspre- Wenn der Zeitpunkt erreicht ist, bei welchem die

chend der Drehzahl der Brennkraftmschine ein 65 nicht dargestellte Brennkraftmaschine einen Zünd-

Zündsignal zu jeu'm Zündzeitpunkt erzeugt. Weiter- funken erhalten soll, erzeugt der Signalgeneratoi 10

hin weist die Feststellschaltung /D eine Diode 12 ein Zündsignal. Dieses Zündsignal wird über die

und einen NPN-Transistor 14 auf. welche in der an- Diode 12 dem Transistor 14 zugeführt, welcher da-

durch in den leitenden Zustand gelangt. Der mit der dargestellten Polarität geladene Kondensator 18 entlädt sich dann über den Transistor 14. Hrdc. den Transistor 24 und die Diode 22. Durch diese Entladung des Kondensators 18 gelangt der monostabile Multivibrator in seinen für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhaltenen semistabilen Betriebszustand, in welchem der Transistor 24 auf Grund der Unterbrechung des Basisstromes gesperrt wird, während der Transistor 32 leitend wird. Sobald der Transistor 32 leitend ist, fließt Basisstrom in den Sclialtlransistor 44, welcher dadurch nicht leitend bzw. gesperrt wird. Der durch die Zündspule 48 fließende Primärstrom wird unterbrochen, wodurch eine hohe Spannung an der Sekundärscitc erzeugt wird, welche ausreicht, um an der Brennkraftmaschine einen Zündfunken zu erzeugen.

Der monostabile Multivibrator bleibt dann in dem semistabilcn Betriebszustand, bis der Kondensator 34 vollständig entladen ist. Solange der monostabile Multivibrator sich in diesem Betriebszustand befindet, ist der Transistor 44 gesperrt, so daß kein Strom durch die Zündspule 48 fließen kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Entladungszeit des Kondensators 34 entsprechend der Drehzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine zu steuern; die Entladungszeit bestimmt dann die Betriebszeit des monostabilen Multivibrators, für die dieser in semistabilem Zustand bleibt. Der Widerstand 36 weist zu diesem Zweck einen hohen Widerstandswert auf und ist zusätzlich zu dem Kollektorwiderstand 38 des Transistors 32 in Reihe zu dem Kondensator 34 geschaltet, so daß die Schaltung bezüglich der Entladung des Kondensators 34 eine sehr große Zeitkonstunte besitzt; weiterhin liegt der Widerstand 36 parallel zu der Diode 42. welche so gepolt ist. daß der Entladungsstrom des Kondensators 34 durch sie hindurchfließt. Diese Maßnahme bewirkt, daß bei hoher Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine, in welchem Fall die Zwischenräume /wischen den einzelnen Zündfunken kurz sind, die elektrische Ladung an dem Kondensator 34 und die Entladungszeit abnimmt, weil die

ίο Diode 42 leitend ist und dadurch den Widerstand 36 kurzschließt. Bei niedriger Betriebsdrehzahl nimmt hingegen die elektrische Ladung an dem Kondensator 34 zu, wodurch die Betriebszeit des monostabilen Multivibrators im semistabilcn Zustand verlängert wird. Eine Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine führt hingegen zu einer stetigen Abnahme der Zeit zwischen den einzelnen Zündfunken und dadurch auch zu einer Abnahme der elektrischen Ladung des Kondensators 34, woraus sich Jann eine stetige Abnahme der Entladungszeit dieses Kondensators 34 ableitet.

Auf diese Weise ist eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen geschaffen worden, bei welcher ein durch die Zündspule fließender Strom bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine eine längere Unterbrechungszeit und bei Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine kürzere Unterbrechungszeit aufweist, wobei diese Festlegung durch die Betriebszcit des zugeordneten monostabilen MuI-tivibrators erfolgt. Dies bedeutet, daß der durch die Zündspule fließende Strom für eine Zeitdauer unterbrochen ist, welche proportional zu der Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine kürzer wird, wie es durch die Gerade B in Fi g. I dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 für den Aufbau des magnetischen Feldes in der Patentansprüche: Zündspule zur Verfügung stehende Zeit stark verkürzt wird und deshalb die Zündleistung mit zuneh-

1. Elektronische Zündeinrichtung mit Zünd- mender Drehzahl kleiner wird.

Zeitpunktverstellung für Brennkraftmaschinen, 5 Es ist demzufolge eine Zündeinrichtung fur Brennbestehend aus einem drehzahlabhängigen Impuls- kraftmaschinen bekannt (s. deutsche Patentschrift geber, einer zum richtigen Zeitpunkt Zündsignale I 134 246), bei welcher mittels eines rru* der Brennabgebenden Zündzeitfeststellschaltung, ferner kraftmaschine gekoppelten Stromerzeugers eine einer in Abhängigkeit der Zündsignale durch- drehzahlabhängige veränderliche Spannung erzeugt schaltenden raonostabilen Kippschaltung und i° wird, mit welcher die Verzögerungszeit eines Zeiteiner in Abhängigkeit der Auslösesignale der mo- gliedes so beeinflußt wird, daß der Stromflußwinkel nostabilen Kippschaltung einen Zündfunken er- bei höheren Drehzahlen wunschgemäß vergrößert zeugenden Zündschaltung, dadurch ge- wird. Es zeigt sich jedoch, daß das Vorsehen einer kennzeichnet, daß die monostabile Kipp- mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Stromerschaltung (MM) einen mit einem Kondensator *5 zeugers einen erheblichen zusätzlichen Aufwand be-(34) und einem Widersland (36) versehenen Vcr- dingt, wodurch wiederum die Störanfälligkeit einer zögerunnskreis aufweist, dessen Zeitkonstante derartigen Zündeinrichtung vergrößert wird.

derart gewählt ist, daß der Kondensator (34) zwi- Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfin-

sehen zwei aufeinanderfolgenden Zündsignalen dung, eine elektronische Zündeinrichtung für Brenn-

nicht vollkommen geladen ist und daß im Ent- 20 kraftmaschinen zu schaffen, bei welcher eine Vergrö-

ladekreis des Kondensators (34), parallel zu dem ßerung des Stromflußwinkels bei höheren Drehzah-

Wioerstand (36), ein Halbleitergleichrichterele- ien unter Vermeidung mechanischer Elemente er-

ment (42) vorgesehen ist, welches der Ableitung reicht wird,

des Entladestromes des Kondensators (34) dient. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

2. Elektronische Zündeinrichtung mit einer 25 die monostabile Kippschaltung einen mit einem Koneinen monostabilen Multivibrator mit zwei Halb- densator und einem Widerstand versehenen Verzögeleiterelementen enthaltenden Kippschaltung nach rungskreis aufweist, dessen Zeitkonstante derart ge-Ansprucii 1, dadurch gekennzeichnet, daß im lei- wählt ist, daß der Kondensator zwischen zwei aufeintenden Zustand des ersten Halbleiterelcments anderfolgcnden Zündsignalen nicht vollkommen ge-(24) der Kondensator (b4) autgeladen ist, wäh- 3° laden ist, und daß im Entladekreis des Kondensators, rend im leitenden Zusta -d des zweiten Halb- parallel zu dem Widerstand, ein Halbleiterglcichrichleiterelements (32) die Entladung des Kondensa- terelemcnt vorgesehen ist, welches der Ableitung des tors (34) stattfindet. Entladestromes des Kondensators dient.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auf

35 rein elektronische Weise "die Zeit, in welcher Strom

durch die Zündspule fließt, £·-> festgelegt werden, daß bei hohen Betriebsdrchzahlcn der Brennkraftma-