DE2425595A1

DE2425595A1 - Kontaktlose zuendanordnung fuer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2425595A1
Application number: DE19742425595
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Sasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1974-12-19
Also published as: DE2425595B2; DE2425595C3; JPS507943A; GB1471310A; JPS5324568B2

Description

81-22.671P 27. 5· 1974

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Kontaktlose Zündanordnung für Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine kont aktlose Zündanordnung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, und insbesondere auf eine Steuer- oder Schalteinrichtung für die Zündzeitpunkte.

Ein bereits entwickeltes Verfahren zur Verhinderung einer Luftverschmutzung aufgrund von Abgasen besteht darin, den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Maschine zu steuern oder zu schalten. Bei einem derartigen Verfahren ist aber die Einstellung der Zündung (Zündzeit) beispielsweise verzögert, wenn die Drehzahl abnimmt .

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Die erfindungsgemäße kontaktlose Zündanordnung für eine Brennkraftmaschine weist zusätzlich zu einem Zündstromkreis eine erste und zweite Fühler- oder Sondenspule zur Erfassung unterschiedlicher Zündzeitpunkte und ein Glied auf, das die Ausgangssignale der ersten und zweiten Fühlerspule wahlweise in den Zündstromkreis in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Brennkraftmaschine einspeist", wodurch der Zündzeitpunkt gesteuert wird. Weiterhin ist ein Glied vorgesehen, das eine Verringerung der maximalen Umdrehungen oder Drehzahl der belasteten Brennkraftmaschine mit der oben beschriebenen kontaktlosen Zündanordnung verhindert.

Die Erfindung sieht also eine kontaktlose Zündanordnung für Brennkraftmaschinen vor, bei der erste und zweite Fühler oder Sonden die verschiedenen Zündzeitpunkte erfassen, wobei die Ausgangssignale der Fühler wahlweise in den Zündstromkreis der Brennkraftmaschine eingespeist werden, um die Einstellung der Zündung (Zündzeit) zu steuern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kontaktlosen Zündanordnung zusammen mit einer Einrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Zündzeitpunkte, die automatisch entsprechend dem Betriebszustand der Maschine schaltbar sind,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Eigenschaften der Schaltung des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, und

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Fig. 3 bis 5 Schaltungen von weiteren Ausführungsbeispielen des Zündzeitpunkt-Erfassungsteiles der in der Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen kontaktlosen Zündanordnung.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten kontaktlosen Zündanordnung ist ein Transistor 3 wegen eines Vorwiderstandes 4 normalerweise leitend. Eine Fühler-, Such- oder Sondenspule I^ die den verzögerten oder Spät-Zündzeitpunkt anzeigt, erzeugt einen negativen Impuls unmittelbar vor einem Zündzeitpunkt, so daß der Transistor 3 ausgeschaltet wird und elektrische Ladungen, die zur Betätigung einer Schaltung in der folgenden Stufe erforderlich sind, in einem Koppelkondensator 5 gespeichert werden. Im Zündzeitpunkt erzeugt die Fühlerspule einen positiven Impuls, wodurch der Transistor 3 leitend wird. Bei dem Vorgang werden die im Koppelkondensator 5 gespeicherten Ladungen über den Transistor 3 entladen, wodurch die Schaltung in der folgenden Stufe, nämlich ein monostabiler Multivibrator (Monoflop) einschließlich Transistoren 11 und 12, ein Elektrolyt-Kondensator 13 und Widerstände 14, 15 und 16, erregt wird. Mit der Erregung des monostabilen Multivibrators 17 wird ein Verstärkungstransistor 18 zeitweise ausgeschaltet, wodurch ein Leistungstransistor 19 zeitweise ausgeschaltet wird, mit dem Ergebnis, daß der Stromfluß in einer Primär spule 20 der Zündspulen aufhört und eine Hochspannung in der Sekundärspule 21 induziert wird, die über eine Zündkerze 22 entladen wird.

Unter dieser Bedingung ist der Transistor 8 aufgrund eines an einen Anschluß 7 angelegten äußeren Signales leitend, so daß der Transistor 6 nichtleitend gehalten wird, wodurch das Laden und Entladen des Kondensators 5 ermöglicht wird. In der Zwischenzeit wird

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ein Ausgangssignal von der Fühlerspule 2 erzeugt, um den vorgerückten oder Früh-Zündzeitpunkt anzuzeigen. Dieses Ausgangssignal ist jedoch geerdet und verliert aufgrund der Leitung des Transistors 8 seine Wirkung, so daß der Transistor 6 ohne das Ausgangssignal des Transistors 8 nichtleitend gehalten wird, das sonst den Transistor 6 erreichen würde. Mit anderen Worten, wenn der Betrieb oder Fahrzustand der Maschine einen Spät-Zündzeitpunkt erfordert, wird ein äußeres Signal in den Anschluß 7 entsprechend einer derartigen Forderung gespeist, wodurch das Ausgangssignal des Fühlers 2 unwirksam gemacht wird, der den Früh-Zündzeitpunkt anzeigt, so daß lediglich das Ausgangssignal des Fühlers 1, der den Spät-Zündzeitpunkt anzeigt, zum Transistor 3 gespeist wird.

Wenn andererseits ein Früh-Zündzeitpunkt erforderlich ist, wird kein äußeres Signal in den Anschluß 7 gespeist. Deshalb werden die Transistoren 8 und 6 jeweils nichtleitend und leitend gehalten, so daß die Ausgangssignale von den Fühlern 1 und 2 jeweils in die Transistoren 3 und 6 eingespeist werden. Das Ausgangssignal des Fühlers 2, das den Früh-Zündzeitpunkt anzeigt, ist ähnlich zum Fühler 1, der den Spät-Zündzeitpunkt anzeigt, wobei die Fühler 1 und 2 so eingestellt sind, daß sie Ausgangssignale bei einem vorbestimmten Phasenwinkel erzeugen. Unmittelbar vor dem vorbestimmten Früh- oder Voreilwinkel-Zündzeitpunkt erzeugt der Fühler 2 einen negativen Impuls, um den Transistor 6 nichtleitend zu machen, der sonst in einem leitenden Zustand war. Im nächsten Zeitpunkt erzeugt die Fühlerspule 1 einen negativen Impuls, um den Transistor 3 unmittelbar vor dem vorbestimmten Spät- oder Nacheilwinkel-Zündzeitpunkt auszuschalten. Gleichzeitig beginnt sich der Kondensator 3 aufzuladen. Der Transistor 6 wird durch einen zum Fühler 2 erzeugten positiven Impuls erregt, um den Früh-

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Zündzeitpunkt anzuzeigen. Der Kondensator 5 entlädt sich über den Transistor 6. Der monostabile Multivibrator 17 ist erregt, um den Transistor 8 zeitweise auszuschalten. Der Leistungstransistor 19 ist zeitweise ausgeschaltet. Der in der Primärspule 20 fließende Strom ist abgeschaltet. Als Ergebnis wird die in der Sekundär spule 21 induzierte Hochspannung über die Zündkerzen entladen. Im nächsten Augenblick wird ein den Spät-Zündzeitpunkt anzeigender positiver Impuls von der Fühlerspule 1 erzeugt, um den Transistor 3 leitend zu machen. Unter dieser Bedingung entlädt sich der Kondensator 5 nicht, wenn er seine Entladung nicht schon vollständig abgeschlossen hat. Als Folge ist das von der Fühler spule 1 erzeugte Spät-Zündzeitpunkt-Signal unwirksam.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel hat Eigenschaften, die weiter unten näher anhand der Fig. 2 erläutert werden.

Der Betrieb des Kondensators 5 während der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung und während der Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung ist jeweils in den Fig. 2 a und 2b dargestellt. In der Fig. 2 sind auf der Ordinate die Klemmenspannung V des Kondensators 5 und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Bei einer Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung ist das Ausgangssignal der Fühlerspule 2 zur Anzeige des Früh-Zündzeitpunktes, wie oben erwähnt, unwirksam, und deshalb beginnt sich der Kondensator 5 im Zeitpunkt t. aufzuladen, wenn der Transistor 3 durch den ersten negativen Impuls, der durch den Fühler 1 erzeugt wird, ausgeschaltet wird, und seine Klemmenspannung nimmt zu, wie dies in der Fig. 2a gezeigt ist. Im Zeitpunkt t erzeugt die Fühlerspule 1, wie oben näher erläutert wurde, einen positiven Impuls, und der Transistor 3 wird leitend, wodurch die Entladung des Kondensators 5 be-

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wirkt wird. Genau in diesem Zeitpunkt hat die Klemmenspannung am Kondensator 5 den Wert V erreicht.

In der Fig. 2b, die die Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung erläutal, sind die Bezugszeichen t , t , t und t jeweils für die Zeitpunkte der Erzeugung des negativen Impulses durch die Fühlerspule 2, des negativen Impulses durch die Fühlerspule 1, des positiven Impulses durch die Fühlerspule 2 und des positiven Impulses durch die Fühlerspule 1 vorgesehen. Der Transistor 6 wird im Zeitpunkt t ausgeschaltet, und deshalb beginnt sich der Kondensator 5 zu laden, um entsprechend die Klemmenspannung, wie bei der Kurve A der Fig. 2b, zu erhöhen, wenn angenommen wird, daß der Transistor 3 ebenfalls im Zeitpunkt t ausgeschaltet wird. Tatsächlich ist der Transistor 3 jedoch leitend, und deshalb wird der Kondensator 5 nicht im Zeitpunkt t aufgeladen. Wenn im Zeitpunkt t ein negativer Impuls durch die Fühler spule 1 erzeugt wird, ist der Transistor 3 ausgeschaltet, und der Kondensator 5 beginnt sich aufzuladen, so daß die Spannung am Kondensator 5 entsprechend der Kurve R zunimmt. Wenn die Fühlerspule 2 einen positiven Impuls erzeugt und der Transistor 6 im Zeitpunkt t eingeschaltet ist, beginnt sich der Kondensator 5 zu entladen. In diesem Zeitpunkt ist die Spannung am Kondensator 5 lediglich so hoch wie die Spannung V (Fig. 2b), die offensichtlich niedriger ist als die maximale Ladespannung V des Kondensators 5 bei einer Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung. Dies beruht darauf, daß die Aufladezeit T bei der Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung kürzer ist als die Kondensatorladezeit T bei der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung, und es soll darauf hingewiesen werden, daß dieser Effekt mit zunehmendem Phasenwinkel zwischen dem Früh- oder Voreilwinkel-Zündzeitpunkt und

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dem Spät- oder Nacheilwinkel-Zündzeitpunkt an Bedeutung gewinnt, was zu Mängeln einer niedrigeren maximalen Drehzahl unter Last beim Voreilwinkel (Frühzündung) als beim Nacheilwinkel (Spätzündung) führt.

In den Fig. 3 bis 5 ist lediglich der Zündzeitpunkt-Erfassungsteil gemäß anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt, die den oben erwähnten Mangel ausschließen und im übrigen mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 übereinstimmen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 macht ein äußeres, in den Anschluß 7 eingespeistes Signal den Transistor 8 während der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung leitend, aber er ist während der Früh-Zündzeitpunkt-^Steuerung ausgeschaltet. Deshalb ist es möglich, den oben erwähnten Mangel zu vermeiden, indem der Ein-A us-Zustand des Transistors erfaßt und der Basiskreis des Transistors 3 gesteuert wird. Mit anderen Worten, der Kollektor-Emitter-Kreis eines neu eingefügten Transistors 10 liegt im Basiskreis des Transistors 3. Gleichzeitig ist der Emitter des Transistors 10 geerdet, und seine Basis ist nicht nur mit einer Stromquelle über einen Widerstand 9, sondern auch mit dem Kollektor des Transistors 8 verbunden, der in den Basiskreis des Transistors 6 eingefügt ist.

Bei dieser Anordnung ist der Transistor 8 während der Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung ausgeschaltet, d. h. es liegt dann kein äußeres Signal am Anschluß 7. Gleichzeitig bewirkt der Kollektorstrom, der insoweit durch den Widerstand 9 in den Transistor 8 floß, daß der Transistor 10 in Durchlaßrichtung vorgespannt· ist. Als Ergebnis ist der Transistor 10 eingeschaltet, und das Signal von der den Spät-Zündzeitpunkt anzeigenden Fühlerspule 1, das in die Basis des Tran-

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sistors 3 eingespeist wird, wird unwirksam, indem es kurzgeschlossen wird, und der Transistor 3 wird für eine derartige Zeitdauer ausgeschaltet.

Während einer derartigen Zeitdauer ist deshalb nur der Transistor 6 einem Ein-Aus-Betrieb abhängig vom Signal von der den Früh-Zündzeitpunkt anzeigenden Fühlerspule 1 unterworfen, wodurch der Mangel des ersten Ausführungsbeispiels ausgeschlossen wird, daß beide Signale, die den Spät-Zündzeitpunkt und den Früh-Zündzeitpunkt anzeigen, gleichzeitig eingespeist werden, was zu der kurzen Aufladezeit des Koppelkondensators 5 und der verringerten maximalen Drehzahl unter Last führt.

In Fig. 4, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist der Anschluß 7 anstelle eines angelegten äußeren Signals geerdet, und der Basisstrom des Transistors 8 wird mittels eines Schalters 23 gesteuert, der lediglich während der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung geöffnet ist. Mit dieser Anordnung ist es im Vergleich mit der Anordnung der Fig. 3 einfacher, ein Steuersignal für den Transistor 8 zu erzeugen.

Der Betrieb dieser Schaltung wird weiter unten näher erläutert. Während der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung ist der Schalter 23 geöffnet, und deshalb ist der an seiner Basis angesteuerte Transistor 8 über den Widerstand 44 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß das Ausgangssignal der den Früh-Zündzeitpunkt anzeigenden Fühlerspule 2 kurzgeschlossen ist und unwirksam wird. Unter dieser Bedingung ist der Transistor 8 leitend, und deshalb ist der Transistor 10 ausgeschaltet, wie dies bereits oben anhand des Ausführungsbeispiels der

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Fig. 3 erläutert wurde. Der Betrieb der Schaltung aufgrund des Ausgangssignales von der Fühlerspule 1 wird nicht näher erläutert, da er genau dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entspricht.

Während der Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung ist andererseits der Schalter 23 geschlossen, wodurch der Transistor 8 abgeschaltet wird, so daß der Transistor 10 wieder erregt wird, wodurch das Ausgangssignal von der Fühler spule 1 kurzgeschlossen und somit unwirksam gemacht wird. Auch in diesem Fall entspricht der Betrieb der Schaltung aufgrund des Ausgangssignales von der Fühlerspule 2 genau dem Betrieb des Ausführungsbeispieles der Fig. 3, so daß von einer näheren Beschreibung abgesehen werden kann.

Als weitere Möglichkeit kann ein Ausgangssignal von einer der Fühlerspulen abgeschaltet werden, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vorgesehen Feldeffekttransistoren 24, 25, ein äußerer Anschluß 26, Transistoren 27, 28 und Widerstände 29, 30, 31 und 32. Bei einer Drehzahlverringerung oder dergleichen, wenn ein Nacheilen des Winkels erforderlich ist, ist der Transistor 27 abhängig von einem Eingangssignal vom äußeren Anschluß 26 erregt, um dadurch den Feldeffekttransistor 25 auszuschalten. Auf diese Weise ist lediglich das Ausgangssignal von der Fühlerspule 1 während der Spät-Zündzeitpunkt-Steuerung wirksam, wobei das Ausgangssignal von der Fühler spule 2 nur während der Früh-Zündzeitpunkt-Steuerung wirksam bleibt, wodurch beträchtliche Vorteile erzielt werden.

Die Fahrt- oder Betriebsbedingungen der Maschine umfassen auf der Grundlage, auf der das Schalten der Voreil- und Nacheilwinkel be-

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stimmt wird, die Temperatur, die Umdrehungen und die Belastung der Maschine. Die Temperatur wird durch die Wassertemperatur der Maschine festgelegt. Die Umdrehungen werden durch Umdrehungen in der Minute, ein Öffnen des Beschleunigers und die Stellung des Schaltgetriebes wiedergegeben. Die Belastung wird durch den negativen Druck der Saugleitung und das Öffnen der Drossel (Gashebel) angegeben.

Die Einspeisung des äußeren Signales in den Anschluß 7 bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3, der Betrieb des Schalters 23 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und die Einspeisung eines äußeren Signales in den Anschluß 26 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 werden entsprechend den oben genannten Faktoren gesteuert, die die Betriebsbedingungen der Maschine darstellen.

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Claims

Patentansprüche

/IJ Kontaktlose Zündanordnung für Brennkraftmaschine mit einem Zündstromkreis, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Fühler spule (l, 2) zur Erfassung unterschiedlicher Zündzeitpunkte und ein erstes Glied (3), das wahlweise das Ausgangssignal von der ersten und zweiten Fühler spule (l bzw. 2) in den Zündstromkreis einspeist, um die Einstellung der Zündung (Zündzeit) zu steuern.
2. Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fühler spule (l) den Früh-Zündzeitpunkt und die zweite Fühlerspule (2) den Spät-Zündzeitpunkt erfaßt.
3. Zündanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied (3) ein zweites Glied aufweist, das das Ausgangssignal der zweiten Fühler spule (2) unwirksam macht, wenn der Betriebszustand der Maschine eine Zündung bei einem Spät-Zündzeitpunkt erfordert .
4. Zündanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied (3) ein drittes Glied hat, das das Ausgangs signal der ersten Fühlerspule (l) unwirksam macht, wenn der Betriebszustand der Maschine eine Zündung in einem Früh-Zündzeitpunkt erfordert.
5. Zündanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glied einen ersten Schalttransistor (8) hat, dessen Kollektor-Emitter-Kreis parallel zum Ausgang der zweiten Fühler spule (2)

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liegt, wobei der Basisstrom des ersten Schalttransistors (8) übereinstimmend mit dem Betriebszustand der Maschine gesteuert ist, wodurch der erste Schalttransistor (8) ein- und ausschaltbar ist.
6. Zündanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Glied einen zweiten Schalttransistor (6) aufweist, dessen Kollektor-Emitter-Kreis parallel zum Ausgang der ersten Fühler spule (l) vorgesehen ist, wobei der Basiskreis des zweiten Schalttransistors (6) mit dem Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Schalttransistors (8) verbunden ist.
7. Zündanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalttransistor (8) durch Einspeisung eines äußeren, den Betriebszustand der Maschine darstellendes Signals in seine Basis ein- und ausschaltbar ist.
8. Zündanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Schalter (23), der den Basiskreis des ersten Schalttransistors (8) erdet und entsprechend den Betriebsbedingungen der Maschine ein- und ausschaltbar ist.

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