DE2141504A1 - Anordnung zur kontaktlosen ansteuerung einer transistor- oder thyristorzuendung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Anordnung zur kontaktlosen Ansteuerung einer Transistor- oder Thyristorzündung f. Kraftfahrzeuge.
• .Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Änsteuerung für Transistor- oder Thyristorzündungen in Kraftfahrzeugen. Derartige Ansteuerungen, welche an die Stelle des mechanischen Unterbrecbers treten, sind besonders geeignet für rasch laufende Motoren, weil sie sowohl den abbrand des IJnterbrechers als auch die Ungenauigkeiten vermeiden, die bei hoher Kontaktfrequenz durch Kontaktprellungen u.ä. afftrenten.
• In der Zeitschrift FUNKSCHAU 1 1967 Hefl; 16 und 21 sind fotoelektrische Zündanlagen beschrieben, die aus einer lichtschranke mit Schaltverstärker bestehen, bei welcher der Lichtstrahl durch eine mit der Verteilerwelle umlaufende Sektorenblende im Rhythmus der Zündfolge unterbrochen wird. Es werden Schaltungen für eine Transistor-Zündanlage und für eine Kondensator-Zündanlage angegeben. Es ergab sich jedoch, daß. die Kombination Glühlampe - Fotodiode nicht betriebssicher ist, t weil die Glühlampe zu häufig wegen Drahbruches ausfällt. Auch wenn man die Glühlampe durch eine mechanisch weniger empfindliche Lichtquelle, etwa durch eine GaAs-Diode ersetzt, treten noch allzu oft Störungen anf, weil sich beim Erkalten des Motors Ö]dampfe auf der Lichtquelle und auf der Fotozelle niederschlagen.
• In der Zeitschrift mot 1970 eft 18 ist eine Anlage heschrieben, bei welcher der mechanische Unterbrecher durch die Kombination einer Spule mit einem daran vorbeilaufenden Magneten ersetzt ist. Die Zündfähigkeit ist hier erst bei Motordrehzahlen iiber 50 Upm gegeben.
• Das bedeutet, daß bei dieser Anlage eine statische Justierung des Zündzeitpunktes, z#B# beim Durchdrehen des Motors von Rand, nicht möglich ist.
• An der gleichen Stelle ist auch eine unterbrecherlose Kondensatorzündung erwähnt, bei welcher, soweit bekannt, die Kombination eines Magneten mit einerFeldplatte verwendet wird. Hier wirkt sich der sehr hohe Temperatur-Koeffizient einer Feldplatte nachteilig aus; der Temperaturgang in dem bei Motoren üblichen Temperaturbereich liegt in der Größenordnung, welche das mit den praktisch verwendbaren Magneten erreichbare Nutzsignal hat. Diese Anlage ist für einen Rennwagen gebaut, wobei der Kostenaufwand eine untergeordnete Itol.'- spielt, fiir den serienmäßigen Einbau aber nicht geeignet.
• Eigene, nicht veröffentlichte Untersuchungen erstreckten sich auf einen L0-Oszillator, dessen im Verteiler angeordnete Schwingspule durch einen mit der Ver#t##lerwelle verbundenen Dämpfer mit an der Schwingspule berührungslos verbeibewegten Metallsektoren derart verstimmt wurde, daß der Oszillator aussetzte. Das Aussetzen der Schwingung wurde in einer anschließenden Schaltung als Auslösung des Zündfunkes ausgewertet. Ifier waren die Störfaktoren der vorbeschriebenen bekannten Anlagen zwar vermieden; die Anlage war statisch# einstellbar und durch Verschmutzungen nacht beeinträchtigt. 's hinderlictl erwies sich aber das Anschwingverhalten des Oszillators nach der Passage des Dämpfers, das- stark temperaturabhängig ist und somit eine für einen weiten Temperaturbereich brauchbare Justierung nicht zuläßt.
• Die Erfindung hat eine kontaktlose Ansteuerung gum Ziel, die hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegen mechanische Störungen die bekannten Anlagen übertrifft und vor allem in einem weiten Temperaturbereich unveränderlich arbeitet. Auch soll erreicht werden, daß sie statisch, d.h. auch bei ganz langsamem Durchdrehen des Motors, genau und unveranderlich auf den richtigen Zündzeitpunkt einstellbar ist.
• Die Erfindung besteht zunächst darin, daß der Kopplungsfaktor zwischen einer von einem Oszillator gespeisten Spule und einer als Eingang einer Auswerteschaltung dienenden Spule zum Zweck der Zündfunkenauslösung durch eine mit der Vertei lerwe lle verbundene Metall-Sektorenblende verändert wird. Hierdurch ist das vorbeschriebene Ziel in vollem Umfang erreicht. aber Kopplungsfaktor zwischen den beiden Spulen ist durch Ölkondensate unbeeinträchtigt und durch mechanische Schwingungen ungefährdet. Die Geschwindigkeit seiner Änderung spielt fiir die Auslösung des Zündfunkens keine Rolle; die Anordnung kann vielmehr auf eine bestimmte Größe des den Zündfunken auslösenden Kopplungsfaktors, also auch im Stillstand des Motors, einjustiert werden. Schließlich ist der Kopplungsfaktor auch unbeeinflußt durch die Temperatur im Luftspalt.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung ist gemaß einem weiteren Merkmal die Auswerteschaltung eine retriggerhare monostabile Kippstufe (Monoflop), die bei oder rung des Kopplungsfaktors ein Zündsignal a#gibt. Zweckmäßig wird dem Monoflop erforderlichenfalls noch ein Schmitt-Tigger vorgeschaltet, so daß es durch Rechteck-Impulse beaufschlagt wird. Es reagiert dann scharf auf die erste Rechteckflanke am Eingang und arbeitet somit unabhängig von der Signalspannung.
• Es kann zweckmäßig sein, vor allem wenn die Anordnung mit Bauteilen mit niedriger Bestriebsspannung aufgebaut ist, zwischen die Spule der Auswerteschaltung und das Monoflop bzw. den vorgeschalteten Schmitt-Trigger eine Entkopplungsdiode einzuschalten. Dadurch wird die B#lastung des Spulenkreises herabgesetzt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Monoflop mindestens zwei Eingänge und ist durch eine Master-Slave-Kippstufe ergänzt, die durch das Zündsignal das Monoflon sperrt und es durch Rückänderung des Koppluhgsfaktors freigibt. Hierdurch wird die Anordnung gesich#ert gegen den Einfluß von Störsignalen, die ein wiederholtes Zünden auslösen könnt n, wenn sie sich - etwa als Folge des ersten Zündfunkensauf die vor dm Monoflop liegenden Bauteile auswiriren.
• Zur weiteren Verhinderung von Störungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, gemäß. einem weiteren Merkmal der Erfindung dem Freigabe-Eingang der Master- Slave-Kippstufe eine niedrigere Eingangsempfindlichkeit zu geben als dem Trigger-Eingang des Monoflops. Dann ist gewährleistet, daß im Zeitpunkt der Freigabe des Monoflops voll ausgebildete Signale zur Verfügung stehen.
• Schließlich wurde gefunden, daß sich eine besonders gute Störungsfreiheit t dann ergibt, wenn die durch die Sektorenblende bewirkte Änderung des Kopplungsfaktors seine Schwächung ist. Der Zeitraum zwischen den Zündungen ist wesentlich läi-nger als der für die Funkenauslösung erforderliche Zeitraum. Bei der vorerwähnten Ausführungsform der Erfindung wird das Monoflop während der ltingeren Zwischenzeit mit kräftigen Impulsen beaufschlagt, bei denen StörimDulse keine Pehlfunktion bewirken können, und das Ausbleiben von Impulsen wir zur Auslösung des Ziindfunkens benutzt. Es ist klar, daß bei dieser Anordnung Störimpulse nicht zu Fehlzündungen führen können.
• Eine besonders einfache Ausführungsform der erfindung gemaßen Anordnung ergibt sich, wenn sie unter Verwendung von TTL-Bausteinen für eine Betriebsspannung von 5 Volt ausgelegt wird. Ausgehend von der bei Era.ftfahrzeugen üblichen Stromquelle mit 12 Volt steht dann auch beim Anlassen, wenn die Nennspannung bisweilen erheblich unterschritten wird, eine ausreichende Betriebsspannung für die Ansteuerungsanordnung zur Verfügung.
• Zweckmäßig ist dann zwischen der 12 Volt-Stromquelle und der erfindungsgemäßen Anordnung ein Spannungsstabilisator vorzusehen, dessen Ausgang konstant ## # Volt liefert.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprichen.
• Zwei Spulen S1 und S2 bilden einen Übertrager, in dessen Luftspalt eine Metall-Sektorenblende B angeordnet ist. Diese Blende ist auf der Verterlerwelle des Kraftfahrzeug#otors montiert und weist, der Anzahl der Zündkerzen entsprechend, mehrere in den Luftspalt reichende Tappen auf, die sich bei laufenden Motor nacheinandew durch den Luftspalt bewegen und so periodisch den Kopplungsfaktor zwischen den beiden Spulen S1 und S2 vermindern. Die Spule S1 ist durch einen Kondensator C1 in Serienschaltung zu einem Schwirlgkreps aus6ebildet und wird durch einen Rechteck-Generator G, der gef. mit Verstärker ausgerüstet ist, gespeist. Die Frequenzen von Generator G und Schwingkreis C1 S1 sind aufeinander abgestimmt; sie liegen vorzugsweise bei mindestens 50 kHz.
• S2/ Die Spule ist durch einen Kondensator C2 in Parallelschaltung zu einem Schwingkreis ausgebildet, der ebenfalls auf die Generatorfrequenz abgestimmt ist. An diesen Schwingkreis C2S2 sind über eine Entkopplungsdiode ein Monoflop I2 mit zwei Eingangen A1 und A2 und eine Master-Slave-Kippstufe I3 mit zwei Eingängen A3 und A4 gelegt. Dem Monoflop I2 und der Sperr-Kippstufe 1 können je ein Schmitt-Trigger I1a und 11b zur Umformung der Simls-Impulse des Schwingkreises C2S2 in Rechteck-Impulse Vorgeschaltet sein. Durch einen Spannungsteiler R1, R2 erhält die Sperr-Kippstufe 13 ihre Impulse mit geringerer Snannl7ng als das Monoflop 12, so daß jene eine geringere Bingangsempfindlichkeit hat. als dieses. Dies hat zur Folge, daß bei abnehmender Impuls-Intensität - verursacht durch die Verringerung des Kopplungsfaktors des Übertragers S1S2,-die Triggerschwelle des Triggers I1b früher unterschritten und bei zunehmender Impuls-Intensität unter aber schritten wird als die des Triggers I1a.
• Der Takteingang A3 der Sperr-Kippstufe I3 ist mit dem Ausgang QA des Monoflop I2 verbunden, ihr Rücksetzeingang A4 über den Trigger I1b, den Spannungsteiler R1R2 und über die Entkopplungsdiode D mit dem Schwingkreis C2S2. Ein Ausgang QB der Sperr-Kippstufe 13 wirkt auf den zweiten Eingang A2 des Monoflop I2. Der Ausgang QA es Monoflop I2 wirkt aus eine Transistor- oder Thyristor-Zündanlage Z bekannter Bauart, an welche ihrerseits die Zündspule T des Kraftfahrzeugmotors angeschlossen ist.
• Nach der vorhergehenden Beschreibung ist klar daß die Schwächung des Kopplungsfaktors zwischen den Spulen S1 und S2 durch einen den Luftspalt passierenden Lappen der Sektorenblende B einen Impuls am Ausgang QA des Monoflop 12 zur Folge hat, der über die Zündanlage Z einen Zündfunken auslöst. Durch den gleichen Impuls wird über die Sparr-Kippstufe I3 das Monoflop I2 gesperrt und erst beim Austreten des Blendenlappens aus dem Luftspalt des Übertragers S1S2 durch einen Iirpuls am Ausgang QB der Sperr-Kippstufe I3 wieder in den früheren Zustand zurückgesetzt.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Anordnung zur kontaktlosen Ansteuerung einer Transistor- oder Thyristorzündung für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsfaktor zwischen einer von einem Oszillator gespeisten Spule un einer als Eingang einer Auswerteschaltung dienenden Spule zum Zweck der Zündfunkenauslösung durch eine mit der Verteilerwelle verbundene Metall-Sektorenblende verähdert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine retriggerbare monostabile Kippstufe (Monoflop) ist, die bei Änderung des Kopplungsfaktors ein Zündsignal abgibt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischendie Spule der Auswerteschaltung und das Monoflop eine Enlopplungsdiode geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Monoflop mindestens zwei Eingänge hat und durch eine Sperrstuffe in Form einer Master-Slave-Kippstufe ergänzt, die durch des Zündsignal das Monoflop sperrt und es durch Rückänderung des Kopplungsfaktors freigibt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Freigabe-Eingang der Master-Slave-Kippstufe eine niedrigere Ei ngrtngsewpfi ndlich1eit hat a7 F der Trigger-Eingang des Mo#lop

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die durch di.e Sektorenblende bewirkte Änderung des Kopplungsfaktors eine Schwächung ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - , dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine Betreibsspannung von 5 Volt unter Verwendung von TTL-Bausteinen ausgelegt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Oszillator gespeiste Spule durch einen in Serie geschalteten Kondensator einen Schwingkreis mit der Oszillatorfrequenz bildet.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennw zeichnet, daß die den Eingang der Auswerteschaltung bildende Spule durch einen parallel geschalteten Kondensator einen Schwingkreis mit der Oszillatorfrequenz bildet.

L e e r s e i t e