DE2143624C3

DE2143624C3 - Vorrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunktes einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2143624C3
Application number: DE2143624A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Takasago Hyogo Saita (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-09-01
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1974-05-16
Also published as: US3946708A; FR2102055A5; JPS4920564Y1; DE2143624A1; DE2143624B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunkts einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei Unterbrceherkontaktsätzen mit unterschiedlichen ÖITnungszcitpunktcn zum Zünden der Verbrennungskraftmaschine und einer Schalteinrichtung zum Ändern des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine von einer ersten Betriebsart, bei der die Zündung der Verbrennungskraftmaschine durch wenigstens den ersten Unterbrecherkontaktsat/ ei folgt, auf eine zweite Betriebsart, bei der die Zündung der Verbrennungskraftmaschine durch den /weiten Unterbrccherkontaklsatz erfolgt und umgekehrt. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die schweizerische Patentschrift 354 hckanntgev.orden.

Im Leerlaufbetrieb und bei niedrigtourigem Betrieb erzeugen die Verbrennungski aftmaschinen von Kraftfahrzeugen in großen Mengen giftige Abgase. Um die Menge der giftigen Abgase bei derartigen Vorbrennungskraftmaschinen auf ein Minimum zu reduzieren, wird der Zündzeitpunkt der Verbrennungskraftmaschinen jeweils entsprechend den Betriebszuständen der Maschine eingestellt. Beispielsweise sind eine Anzahl Relais für jeden Betriebszustand sowie Sensoren zum Fühlen bzw. Abtasten der entsprechenden Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, über die dann wahlweise die Relais, entsprechend den Ausgängen der zugeordneten Sensoren, erregt werden, um dadurch den Zündzeitpunkt der .Maschine einzustellen. Andcrcrseits könnten die Ausgänge der Betriebsart-Sensoren durch eine logische Schaltung verarbeitet werden, mittels der dann ein einziges Relais zur Einstellung des Zündzeitpunkts der Verbrennungskraftmaschine gesteuert werden könnte. Die in Form einer

,5 Halbleiterschaltung ausgebildeten Sensoren oder die von einer mit Halb'eiterelemcntcn aufgebauten logischen Schallung vorarbeiteten Ausgänge der Sensoren sind zusammen mit der Einstelleinrichtung oft gesondert in dem Motorfahrzeug angeordnet, da die in

so dem Motorraum selbst angeordnete Einrichtung sonst den hohen, von der Verbrennungskraftmaschine ausgehenden Temperaturen ausgesetzt wäre, wodurch ihre Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit vermindert würde. Wenn aber als Steuerelemente ein Relais oder Relais verwendet werden, erhebt sich wieder die Schwierigkeit, daß durch das Schließen und Öffnen der elektrischen Kontakte des oder der Relais Kiiiiluktgeräusche erzeugt werden. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, sollten das oder die Relais wieder in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine untergebracht sein. Dies aber wiederum führt zu einer komplizierten aufwendigen Verdrahtung zu dem oder den Relais und setzt auch die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit des Systems herab; weiterhin sind sie auch nur sehr schwer zugänglich.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 2Gl 611 ist es weiter bekanntgeworden, im Schaltkreis eines l'nterbrechcrkontaklsatzes einen Transistor zu verwenden, der jedoch ausschließlich abhängig von der Stellung der Unterbrechcrkontakte gesteuert arbeitet. Schließlich ist durch die deutsche OITenlegungsschrirt I 8()⁽) 283 eine Zündanlage mit zwei magnetischen Signalgebern bekanntgeworden, deren Steuerung über Halbleiterelemente erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vorrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkt einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei der durch einfache betriebssichere Halbleitcrelementc die Betriebsart der Vorrichtung frei gewählt werden kann und die Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schalteinrichtung ein mit mindestens einem der Unterbrecherkontaktsätzc in Reihe geschalteter Thyristor ist. der entsprechend einem vorbestimmten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine in den leitenden Zustand steuerbar ist.
Die Verwendung eines Thyristors als Schalteinrichtung zum Ändern der Betriebsart vergrößert die Zuverlässigkeit; verglichen mit der eingangs beschriebenen Vorrichtung, welche einen mechanischen Schalter aufweist. Die kontaktlosc Schaltung führt auch zur Vermeidung von Problemen betreffend Bctricbsgeräusche und Abnutzung, welche bei mechanisch bewegten Teilen oder Schaltern zwangläufig auftreten. Im übrigen ist ein Thyristor, in Reihe mit einem Unterbrecher geschaltet, ein besonders ein-

Inches Bauelement, weii hier infolge des nachgeschalteten Unterbrecherkontakts nicht einmal eine Löschvorrichtung für den gezündeten Thyristor vorgesehen werden muß. Die Einrichtung, ins»esamt, wird also einfacher, als es normalerweise bei Ersetzen ein^s mechanischen Schalters d;;;ch einen Thyristor zu erwarten ist.

Der 1 hyristor arbeitet zum Bestimmen, ob ein bestimmtes Offnen oder Schließen der Unterbrecherkontakte zur Durchführung eines Zündwirgancs wirks-ni genützt werden soll oder nicht, ohne daß er durch das Öffnen und Schließen eines Unterbrecherkontakts unmittelbar gesteuert würde.

nine bevorzugte Austührungsform der Erfindung ist so aufgebaut, daß die Unterhrecherkontuktsätze _:5 parallel zu einer gemeinsamen Zündspule, und tier Thyristor in Reihe mit dem zweiten Unterhrechcrkontaktsatz geschaltet sind, wodurch der Thyristor /um Bewirken des Umschalten- zwischen dem ersten Betriebszustand, hervorgerufen durch den eisten Unterbrecherkontaktsatz, und dem zweiten Betriebszustand, hervorgerufen durch den zweiten Unterbrecherkontaktsatz betatigbar ist.

Für ein Doppelzündsystem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßig so aufgebaut, daß _2b die Unlerbrecherkontaktsätze jeweils mit unabhängigen Zündspulen verbunden sind, und daß die Thyristoren zum Bewirken des l'mschaltens zwischen dem ersten Betriebszustand, hervorgerufen durch die beiden Unterbrecherkontaktsatze, und dem zweiten Betriebszustand, hervorgerufen durch einen der Unterbrecherkontaktsätzc. betatigbar sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schcmatisches Schaltbild einer Vorrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunkt einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein der Hg. 1 ähnliches Schaltbild, in der die Erfindung für ein Doppelzündungssystcm abgewandelt ist.

Die in Fig. 1 oiicnbaiie Anordnung weist eine elektrische Energiequelle, beispielsweise eine Batterie 10 mit einem negativen Anschluß, der mit Erde verbunden ist, und eine Zündspule 12 auf, die mit dein positive.i Anschluß der Quelle 10 verbunden ist. Die Zündspule 12 besitzt eine Primärwicklung, die über einen Satz Untcrbrcchcrkontakte 14 mit Erde ver bunden ist, und zu denen ein Kondensator parallelgeschaltet ist. Die Sekundärwicklung ist elektrisch an eine (nicht dargestellte) Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Die Primärwicklung dei Zündspule 12 ist weiterhin über eine Reihenschaltung aus einem Halbleiterschaltelement 18, beispielsweise einem Thyristör, und einem weiteren Satz Unterbrecherkontakte 20 mit Erde verbunden. Der Thyristor 18 weist eine Gatterelcktrode auf. die mit einem in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 22 bezeichneten Sensor bzw. Fühler verbunden ist. Der Unterbrecherkontaktsatz 14 bildet eine erste Schaltung, über die die Zünc! spule 12 mit elektrischer Energie versorgt wird; der Thyristor 18 und der Unterbrecherkontaktsatz 20 bilden eine zweite Schaltung, über die die Zündspule mit elektrischer Energie versorgt wird. Mitteis des Sensors 22 wird eine vorbestimmte Betriebsart der (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine, im vorliegenden Fall der Leerlaufbetrieb und der Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit gefühlt.

Die Schaltung des Betriebsartsensors 22 kann entsprechend der vorbestimmten Betriebsart der Verbrennungsmaschine ausgewählt werden, um ein Steuersignal an den Thyristor 18 anzulegen; in Fig. 1 weist die Scnsorschaltung einen Satz Arbeitskontakte 24 und eine damit verbundene Halbleiterdiode 26 auf. die ebenfalls mit der Gatterelcktrode des Thyristors 18 verbunden ist. Wie in den Zeichnungen nicht näher durgestellt ist, ist der Kontaktsatz 24 betriebsmäßig mit einem in einem Saugkanal angeordneten Drosselventil derart verbunden, daß die Kontakte durch das Schließen des Drosselventils geschlossen werden: dies iritt im Leerlauf und bei niedrigtourigem Betrieb auf. in dem die Verbrennungskraftmaschine eine große Menge giftiger Abgase abgibt. Durch das Schließen der Kontakte 24 wird eine Spannung \on der Quelle 10 über einen Widerstände, die geschlossenen Kontakte 24 und die Diode 26 an die emitterelektrode des Thyristors 18 angelegt, wodurch dieser in leitenden Zustand kommt.

Der Thyristor 18 ist so gepolt, daß Strom von der primären Zündwicklung über ihn zu dem Unterhreeherkontaktsatz 20 gelangt; zu dem Thyristor 18 N» eine Halbleiterdiode 24' parallelgeschaltet, die umgekehrt gepoll ist. wie der Thyristor 18. Die Unterbrecherkontaktsätze 14 und 20 werden synchron mit der Drehzahl der ihnen zugeordneten (nicht dargestellten) Verbrennungskraftmaschine geöffnet und geschlossen; das heißt, die Kontakte 14 werden jeweils zu dem Zeitpunkt geöffnet, zu dem die Maschine bei normaler Tourenzahl zu zünden ist, während die Kontakte 20 später gezündet werden als die Kontakte 14, was bei Leerlauf- und niedrigtourigem Betrieb zweckmäßig ist Die beiden Kontaktsätze sind in einem gemeinsamen (nicht dargestellten) Verteiler angeordnet. Falls es gewünscht ist. können die beiden Unterbrecherkontaktsätze auch in getrennten (nicht dargestellten) Verteilern angeordnet sein.

Die \orbeschriebcne Schaltungsanordnung arbeitet etwa folgendermaßen: Es sei zunächst angenommen, daE der Zündzeitpunkt der (nicht dargestellten) Verbrennungskraftmaschine nicht verzögert zu werden braucht: das heißt, die Maschine läuft auf normalei Tourenzahl. Bei diesem Betriebszustand hält der Betricbsartscnsor 22 die Kontakte 24 geöffnet, so daß kein Steuersignal dem Thyristor 18 zugeführt wird. Der Thyristor 18 bleibt daher auch in nicht leitendem Zustand. Hierdurch ist der Unterbrecherkontaktsatz 20 ausgeschaltet und der I nterbrechcrkontaktsalz 14 bestimmt, wann die (nicht dargestellte) Verbrennungskraftmaschine zu zünden ist. Die normale Zündung der Verbrennungskraftmaschine wird daher durch die Kontakte 14 geregelt.

Für eine besondere Betriebsart soll nunmehr der Zündzeitpunkt der Verbrennungsmaschine verzögert werden, um dadurch das Abgas der Verbrennungskraftmaschine zu reinigen: das heißt, die Maschine befindet sich im Leerlauf oder läuft niedertourig. Bei diesem Betriebszustand hat der Betriebsartsensor 22 die Kontakte 24 geschlossen. Der Unterbrecherkontaktsatz 20 übernimmt dann die Induktion einer Zündspannung an der Zündspule 12. Oder mit anderen Worten, die Kontakte 20 werden geöffnet, um den Stromfluß durch die primäre Zündwicklung zu unterbrechen; hierdurch wird eine Zündspannung an der sekundären Zündwicklung induziert, was zur /iin f\pr inir-ht rlnrirPtfflltnn^ \/ρΑη·ηηιιηη«1·Γ!ΐΓ).

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maschine führt. pimkt vorverlegt, während er mittels der Kontakte

Unter diesen Umständen ist, verglichen mil dem 120' und des mit ihnen verbundenen Thyristors 118'

normalen Betriebszustand, die Zündung der Verbren- später erfolgt.

nungskraftmaschinc verzögert, da die Kontakte 20 Bei normalem Betriebszustand, bei dem die Dopspäter geöffnet werden als die Kontakte 14. Das Oll- 5 pclzündung nacheinander in den Zylindern 132, 134 ncn der Kontakte 14 hat bei dem vorliegenden System und 136 der Verbrennungskraftmaschine durchgckeincn Einfluß, da die Kontakte 14 geöffnet werden, führt wird, werden mittels der Thyristoren 118 und während die Kontakte 20 geschlossen sind. Nach 118' die entsprechenden Steuersignale zugeführt, die Ende des Steuerstroms durch den Thyristor 18 nimmt von getrennten Betriebsarlscnsoren oder einem gcdcr durch ihn fliclAeiidc Strom bis unter den Halte- ₁₀ mcinsamcri Betriebsartsensor geliefert werden, wenn strom ab, wodurch dann die Kontakte 20 geöffnet eine vorbestimmte Bcjicbsart der Verbrennungswerden; hierdurch wird dann auch der Thyristor 18 nui .diine, beispielsweise die normale Betriebsart, zu abgeschaltet. Die Schaltung ist dann wieder bereit für fühlen ist. Um die Darstellung in Fig. 2 zu vcreindcn normalen Betrieb der Verbrcnni/'igskraft- fachen, sind in ihr der oder die Sensoren nichtdarmaschine. 15 gestellt.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung dci Erfindung dar- Beide Thyristoren 1118 und 118' werden daher in gestellt, in der ein Doppclzündungssystem verwendet leitenden Zustand gebracht und die Kontakle 120 ist, das ein Paar Zündspulen aufweist, die durch die und 12'Γ g\.v»!TiK-t liicrdii'ch werden dann Zündspanentsprechcnden Untcrbrechcrkontaktsätze gesteuert nungcn an den Sekundärwicklungen der zugcordncwerdcn,deren ölfnungs-oder Zündzeitpunkt sich \on- _io ten Zündspulen 112 und 112' induziert. Diese Zündeinandcr unterscheidet. In der in F i g. 2 dargestellten spannungen werden über die entsprechenden Vcr-Schaltungsanordnung ist eine "k^ktrischc Energie- teiler 130 und 130'den beiden Zündkerzen zugeführt, quelle in Form einer Batterie 110 mit dem positiven die gerade über die Verteiler mil den einzelnen Zünd-Amchluß an ein Paar Zündspulen 112 und 112' und spulen 112 und 112' verbunden sind; hierdurch sprinmit dem negativen Anschluß mit Erde verbunden. _a5 gen chnn auch elektrische Zündfunken an den Zünd Parallel zu der Energiequelle 110 liegen die Primär- kcrzcn über. Der vorbeschriebene Ablauf dor Doppelwicklung der crstm Zündspule 112 und eine Reihen- zündung wiederholt sich an den einzelnen Zylindern schaltung aus einem ersten Halbleiterschaltelement entsprechend.

118 in Form eines Thvristors und eines ersten Unter- Wenn dann aber die Maschine in Leerlauf- oder

brechcrkonlaktsatzcs 120: wie in de in Fig. 1 dar- _3O nicdrigtourigcm Betrieb arbeitet, bei dem die Vei-

gcstcülen Schaltungsanordnung biicicn diese Rau- unreinigung des Abgases größer ist. wird oder wer-

clemcnte eine erste Schaltung zur Versorgung der den der vorerwähnte Sensor oder die vorerwähnten

ersten Zündspule 120 mit e'ektrisihci Energie Fin (nicht dargestellten) Sensoren so betätigt, daß ein

kondensator 116 ist p«», allel zu der Reihenschaltung Steuersignal-an dem Thyristor 118' zu einem späten";

des Thyristors 118 und der KontaVi· "20 geschaltet. ₃₅ Zeitpunkt anliegt, während an dem Thyristor 18 zu

Genauso ist die Primärwicklung der zweiten Zünd- einem vorverschobenen Zeitpunkt kein Steuersignal

spule 112 in Reihe mit einem /weiten Halbleiter- anliegt. Entsprechend der vorbestimmten Betriebsart

schaltelement 118 in Form eines Thyristors und mit wird dann der Thyristor 118' in leitenden Zustand

einem zweiten Unterbrecherkontaktsatz 120' ge- eingestellt, während der T hyrisn>r 118 in nicht lcitcn-

schaltet. Diese Schaltelement«? «teilen eine zweite ₄₀ den Zustand gebracht wird. In diesem Fall wird dann

Schaltung dar, über die die zv >le Zündspule 120' an der Zündspule 112. die mit dem Thyristor 118 für

mit elektrischer Energie versorgt wird. Diese Schal- eine Vorverlegung des Zündzeitpunkts verbunden

tung liegt parallel zu der ersten Vcrsorgungsschaltung ist. keine Zündspannung angelegt, während aber an

und weist einen Kondensator 116'''iif. der parallel zu der Zündspule 112' fortwährend Zündspannungen

der Reihenschaltung des Thyristors 118' und der ₄₅ induziert werden, die nacheinander die Zylinder 132,

Kontakte 120 liegt. Die beiden Unterbreche!kontakle 134 und 136 zünden, wie vorher für den normalen

120 und 120'sind in gesonderten Verteilern 130 und Betriebszustand beschrieben worden ist; hieraus

130' untergebracht, obwohl dies nicht unbedingt not- resultiert dann die »zurückverschobenc« Zündung.

wendig ist. Die Thyristoren werden dann automatisch in der-

Beide Zündspulen 112 und 112' weisen eine Se- ₅₀ selben Weise abgeschaltet, wie es in Verbindung mit

kundärwicklung auf, die wahlweise über den Verteiler F i g. 1 beschrieben ist.

130 oder 130' mit einer Anzahl Zündkerzen, im vor- Die Erfindung weist mehrere Vorteile auf. Beiliegenden Fall drei Zündkerzen, verbunden sind, die spiclswcise werden, wie bei den bisher üblichen Einschcmalisch in drei Rechtecken 132, 134 und 136 richtungen, mit einem Relais oder mil Relais die wiedergegeben sind, die drei Zylinder einer Vcrbrcn- ₅₅ Verwendung des Thyristors oder der Thyristoren, nungskraftmaschinc darstellen. In jedem der drei die in leitende und nicht leitende Zustände. entZylinder 132, 134 und 136 sind ein Paar Zündkerzen sprechend der Betriebsart der zugeordneten Verangeordnet, die durch die Zündspulen 112 bzw. 112' brcnnungskraftmaschinc. eingestellt sind, dieselben siczündet werden. Ergebnisse erzielt, ohne daß irgendein bewegliches.

Ähnlich wie die UnlerbrechcrkontakKätzc 14 und 60 mechanisches Bauteil verwendet werden muß. Hicr-20, werden die Unterbrecherkonlaktsätzc 120 und aus resultiert auch ein besonders ruhiger Lauf. Die 12(1' synchron mit der Drehzahl der Verbrcnnungs- Erfindung weist weiterhin eine genauso hohe Bckraftmaschinc 132 bis 136 ccöffnct und geschlossen: Iricbssicherhcit wie andere, mit Halbleitern bestückte der erste Kontaktsatz. 120 wird also bei normal er- Schaltungen auf. Auch ist sie in ihrem Aufbau einlösender Zündung geöffnet, während der zweite 65 fach, da das Abschalten der Thyristoren automatisch. Kontaktsatz 120' später geöffnet \\ird als die Kon- entsprechend dem Betriebszustand des zugeordneten takte 120. Mittels der Kontakte 120 und des ihnen Untcrbrechcrkontaktsalzcs. durchgeführt wird, nachzugeordnelcn Ί hyristors 118 wird ;ilso der Zündzeil- dem die Stcucrsignalübcrtragung beendet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Einstellung des Zünd/eitpunkts einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei Unterbrecherkontaktsülzen mit unterschiedlichen ÖfTnungszeitpunkien zum Zünden der Verbrennungskraftmaschine und einer Schalteinrichtung zum Andern des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine von einer ersten Betriebsart, bei der die Zündung der Verbrennungskraftmaschine durch wenigstens den ersten Unterhiedierkontaktsatz erfolgt, auf eine zweite Betriebsart, bei der die Zündung der Verbrennungskraftmaschine durch den zweiten Unterbrecherkonlakisatz erfolgt und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein mit mindestens einem der Unleibrechcrkontaklsä'.ze (14. 20; 120. 120') in Reihe geschalteter Thyristor (18, 118, 118') ist, der entsprechend einem vorbestimmten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine in den leitenden Zustand steuerbar ist.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecherkontaktsätze (14, 20) parallel zu einer gemeinsamen Zündspule (12), und der Thyristor (IH) in Reihe mit dem zweiten Unterbrecherkontaktsalz (14) geschaltet sind, wodurch der Thyristor (18) zum Bewirken des Umschallens zvvisci.cn dem ersten Betriebszustand, hervorgerufen il irch den ersten I nterbrecherkontaklsatz (14), und dem zweiten Betriebszustand, hervorgerufen durch den zweiten L'nterbrechcrkontaktsatz (20) betätigbar ist.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechcrkonlaklsat/i (120. 12!)') jeweils mit unabhängigen Zündspulen (112. 112') verbunden sind, und daß die Thyristoren (118, 118) zum Bewirken des Umschaltens zwischen dem eisten Betriebszustand, hervorgerufen du ch die beiden Unterbrecherkontaktsätze (120, 120'). und dem zweiten Betriebszustand, hcrvnrgrriifen durch einen (120') der Unterbrecherkontaktsätze betätigbar sind.