DE2435812A1

DE2435812A1 - Zuendanlage fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2435812A1
Application number: DE2435812A
Authority: DE
Inventors: Michael James Chapman; Albert Lewis Fowler
Original assignee: EMIHUS MICROCOMPONENTS Ltd
Current assignee: EMIHUS MICROCOMPONENTS Ltd
Priority date: 1973-07-28
Filing date: 1974-07-25
Publication date: 1975-02-13
Also published as: FR2238846B1; JPS5890373U; JPS5070744A; FR2238846A1

Description

3 HANNOVER, BURCKHARDTSTR. 1 TELEFON (OSIl) 62 84 73

Unser Zeichen 1θθ/43θ

EMIHUS MIGROOOMPONEIiTS LIMITED Datum 23. Juli 1974

Zündanlage für eine Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für eine Verbrennungskraftmaschine. Sie bezieht sich insbesondere auf eine solche Anlage, bei der hohe Spannungsimpulse von einer Sekundärwicklung einer Zündspule in Abhängigkeit von der Unterbrechung des Stromes erzeugt werden, der in der Primärwiellung der Spule fließt. Die Hochspannungsimpulse werden in bestimmter Reihenfolge den Zündkerzen, die in den jeweiligen Zylindern der Maschine angeordnet sind, zugeführt, so daß sie dort einen Funken erzeugen, der die innere Verbrennung einleitet, die der Maschine die Bewegungsenergie liefert.

Herkömmliche Unterbrecherschaltungen haben den Fachteil, daß bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten die Kontakte für eine verhältnismäßig lange Zeitspanne geschlossen bleiben, d.h. daß der Strom durch die Primärwicklung der Zündspule fließen kann, wogegen bei hohen

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Maschinengeschwindigkeiten diese Zeitspannen "beträchtlich verringert sind, so daß eine unzureichende Zeit verbleibt, damit sich in der Primärspule eine entsprechende Strommenge aufbauen kann. Das wiederum fuhrt dazu, daß die Hochspannungsimpulse, die von der Sekundärwicklung der Spule erzeugt werden, in ihrer Amplitude verringert sind, verglichen mit den Impulsen, die bei niedriger Maschinengeschwindigkeit erzeugt werden. Die Verringerung in der Amplitude kann so weit gehen, daß Fehlzündungen eintreten.

Um daher eine optimale Maschinenarbeitsweise aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, den Zeitpunkt der Unterbrechung des Primärstromes relativ zur Lage des Zylinders auf die Maschinengeschwindigkeit abzustimmen und möglicherweise auch auf andere Faktoren, beispielsweise auf die Belastung, die an die Maschine angelegt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein. verbessertes Zündsystem für Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, bei dem Zündung an. einem Winkel in dem Maschinentakt stattfindet, der von der Maschinengeschwindigkeit abhängt und wobei die Zeitspanne, während der Strom durch die Primärwicklung der Zündspule fließt, im wesentlichem abhängig von der Maschinengeschwindigkeit ist, wenigstens über einen bestimmten G-eschwindigkeitsbereich.

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G-emäß der Erfindung ist deshalb das Zündsystem für eine Yerbrennungskraftmaschine mit einem Spannungsgenerator zur Erzeugung der Zündfunken gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Impulses von einer Dauer, die im wesentlichen unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit innerhalb wenigstens eines

,ist

bestimmten Gesckwindigkeitsbereiches¹', durch Einrichtungen, die den Beginn und das Ende eines Impulses ausnutzen, Ladung und Entladung des Generators einzuleiten, wobei der Generator eine Spannung zur Erzeugung einer Zündung bei der Entladung erzeugt, und Einrichtungen, mit denen der Zeitpunkt des Beginns dieses Impulses in Abhängigkeit von wenigstens der Maschinengeschwindigkeit verändert wird, so daß das Ende des Impulses bei einem Winkel in dem Maschinentakt stattfindet, der entsprechend der Maschinengeschwindigkeit ausgewählt ist. Geeigneterweise wird der Generator durch Gleichstrom gespeist, der von der Batterie stammt, die im Fahrzeug mitgeführt wird und zu dem die Maschine gehört, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um die Spannung der Batterie zu überwachen, und die auf die überwachte Spannung ansprechen, um die Impulsdauer zu verlängern, so daß die Spannung im wesentlichen auf einer konstanten Amplitude gehalten werden „kann, trotz Änderungen in der von der Batterie gelieferten Spannung unter sich verändernden Bedingungen, beispielsweise durch

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darauf einwirkende Belastung, wenn die Maschine gestartet wird.

Im allgemeinen umfassen die Einrichtungen zur Erzeugung der Spannung eine Spule mit einer Primärwiciclung, die von dem Gleichstrom durchflossen wird. Die Spannung wird in der Sekundärwicklung der Spule in Abhängigkeit von den Unterbrechungen des Stromes, nerbeigeführt durch Schaltungen einer Halbleitervorrichtung, beispielsweise durch einen Transistor, erzeugt, wobei der limitter-Coileotorweg in Serie zur Primärwicklung geschaltet ist. In dieseai Falle kann das erfindungsgemäioe Ziel dadurch verwirklicht werden, daß der Halbleitervorrichtung Impul3 3 zugeführt werden, die sie ^MBIN"-schalten, d.h. sodaß Strom hindurchgehen kann, oder ⁿAUS"-schalten können, wobei dis Impulse zeitlich so bemessen sind, daß alle Perioden, in denen die Vorrichtung "EIN"-geschaltet ist, im wesentlichen von derselben Zeitdauer sind, unabhängig von der Geschwindigkeit der Maschine während der normalen Betriebsbedingungen. Falls sich die Spannung der Batterie, die den Gleichstrom liefert, beträchtlich verringert, was z.B. der Fa.L.1 sein mag, wenn die Maschine angelassen wird, ist es wünschenswert, daß die Länger der "EIN"-Perioden vergrößert wird, so daß sich ein ausreichender Strom in der Primärwicklung der Spule aufbauen kann, damit die Spannungsimpulse, die von der Seicundärwicklung der Spule

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erzeugt werden, eine Amplitude erreichen, die im wesentlichen der konstanten Amplitude entspricht, trotz der .Spannungsverringerung.

Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen zum besseren Verständnis näher erläutert, wobei auf die Zeichnung, die Ausführungsbeispiele zeigt, ßezug genommen wird.

In der Zeichnung stellen dar :

Pig. 1 zeigt Teil einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

I\ig. 2 eine Modifikation eines Teils der Anlage nach Mg. 1,

Fig. 3 in vereinfachter Form ein BiocU.diagramm eines Impulsgenerators in der Anlage nach Fig. 1 und Z,

Fig. 4 Teil der Überwachungsausgestaltung für die Maschinengeschwindigkeit bei einer Anlage nach Fig. 3, wobei Fig. 4a einen G-rundriß und Fig. 4b einen Querschnitt zeigen, und

Fig. 5 zeigt ausführlicher ein Blockdiagramm eines Impulsgenerators nach Fig. 3.

Es soll zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen werden. Die Eingangsdaten hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine und möglicherweise auch hinsichtlich anderer Parameter, beispielsweise der Belastung der Maschine, werden über eine Eingangsleitung 1 einem Impulsgeneratorkreis

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zugeführt, der vorzugsweise in Form einer integralen Schaltung ausgestaltet ist. Die Impulse, die durch die Schaltung 2 erzeugt werden, werden der Basiselektrode eines N-P-JtT Transistors 3 zugeführt, der als Emitterfollower geschaltet ist und die Basiselektrode eines zweiten IT-P-N Transistors 4 speist.

Der Transistor 3 erhält seine Arbeitspotentiale über einen Kollektorwiderstand 5, von der positiven Spannungsleitung 6 und über einen Emitterwiderstand von der Erdleitung 3. Die Leitungen 6 und 8 sind mit den jeweiligen Anschlüssen einer Batterie (nicht gezeigt) verbunden, die im Fahrzeug mitgeführt wird.

Die Primärwicklung 9 einer Zündspule 1o von herkömmlicher Ausgestaltung ist in Serie zum Oollector-Emitterweg des Transistors 4 zwischen die Leitungen 6 und 8 geschaltet, wobei die Wicklung 9 durch einen Kondensator 11 überbrückt ist. Die Sekundärwicklung der Spule 1o ist mit einer Hochspannungsleitung 13, die zum Verteiler (nicht gezeigt) herkömmlicher Konstruktion führt, verbunden, und mithin mit den Zündkerzen der Maschine.

In der Ausgestaltung nach Pig. 1 sind eine Zener-Diode 14 enthalten, deren. Anode mit der Basiselektrode des Transistors 3 verbunden ist, und zwei Widerstände und 16 bilden zusammen mit der Wicklung 9 eine Potentialkette zwischen der Leitung 6 und der Leitung 8. Die Ka-

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thode der Zener-Diode 14 ist an die Verbindung zwischen den beiden Widerständen 15 und 16 gelegt. Der Zweck dieser drei Komponenten wird weiter unten ausführlich erläutert.

Die Schaltung 2 ist so ausgelegt, daß sie im Betrieb Treiberimpulse für den Transistor 3 erzeugt, wobei die Steuerung dieser Impulse in Übereinstimmung mit den vorherrschenden ^kJteuerungsanf orderungen der Maschine abgestimmt ist und der Zündfunken zur erforderlichen Zeit erzeugt wird durch die abgehende Kante der Stromimpulsunterbrechung in der Spule.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die üblichen Unterbrecherkontakt-Zündanlagen so ausgestaltet sind, daß bei niedriger Maschinengeschwindigi-ceit die Kontakte für eine relativ lange Zeitspanne geschlossen bleiben, d.h. in der der Strom durch die Primärwicklung der Zündspule fließen kann, wogegen bei hohen Maschinengeschwindigkeiten diese Zeitspannen so beträchtiüi verringert sind, daß nicht genügend Zeit für eine entsprechende Menge Strom verbleibt, um sich in der Primärspule aufzubauen. Dies wiederum führt dazu, daß die Hochspannungsimpulse, die in der Se±cundärwicklung der Spule erzeugt werden, in ihrer Amplitude verringert sind, verglichen mit den Impulsen, die bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten erzeugt werden. Diese Verringerung in der Amplitude kann dazu führen, dai3 Fehlzündungen der Maschine eintreten.

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G-Giiiu,^ dar voriiagenden Urfindung und im G-egensatz sur.· i^rko Gliche η Te elin lic sind die Impulse, die von der Schaltung 2 erzeugt werden, so, dai3 sie im wesentlichen e^ne konstante Dauer besitzen, gleichgültig mit welcher Geschwindigkeit die Maschine lauft. Die obige Beschreibung bezieht sich auf Impulse einer solchen Polarität (im vorliegenden Beispiel positiv), daß der Transistor 3 und mithin der Transistor 4 loiten. Wenn die Maschinengeschwindigkeit sich verändert, verändert sich der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden positiven Impulsen. Das ist jedoch ohne Bedeutung, vorausgesetzt daß die Abstände sich nicht unter eine Zeit verringern, die beispielsweise einer gewählten 3 ms dauernden "EIN"-periode entspricht. Damit ist sichergestellt, daß eine Vier-Zylinder-Maschine bis zu 9ooo UpM laufen kann, d.h.' mit 3,3 ms zwischen den Zündfunken. Eine typische Zeitspanne für die Verzögerung zwischen der Ausschwingung des Stromes in der Primärspule und dem Funken aufgrund verschiedener Schaltungsparameter beträgt etwa zwischen 2o bis 5o micro;-sec. Die integrierte Schaltung bringt einen Gewinn für diese Verzögerung, weil man den mittleren Wert in die Steuerung einprogrammieren kann.

Eine geeignete Dauer für nach positiv strebende Impulse der Schaltung 2 beträgt, wie oben angegeben, 3 ms. Dieser Wert ist ausreichend lang, damit der Kennwert des Primärspulenstromes sich aufbauen kann, angenommen die

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.Batteriespannung bleibt während des normalen Laufes ausreichend stabil. Die Zeitspanne von 3 ms ist auch ausreichend kurz, um übermäßige Schaltungsveriuste bei hohen Geschwindigkeiten zu vermeiden.

Die Impulse fester i)auer lassen sich erreichen, indem man die Eingangsdaten dazu benutzt, eine monostabile Schaltung auszulösen, deren Ausgang eine Schwellen- und Poringebangsschaltung speist.

Da der Funken in Abhängigkeit von der hinteren Kante des Impulses fester Dauer erzeugt wird, muß die vordere Kante klar vor der gewünschten Funkenzeix zu einer Zeit ausgelöst werden, die der festen Dauer entspricht. Der Zeitpunkt, zu dem der Funken erscheinen soll, wird bestimm: durch die Schaltung 2 in Übereinstimmung mit den herrschenden Steaerungserfordernissen der Maschine, und die Schaltung 2 ist auch so ausgelegt, daß sie die erforderlichen Ladeperioden berücksichtigt und die Steuerung der vorderen Kante des Impulses entsprechend weiterfährt.

Während des Anlassens der Maschine kann eine Batterie, die nominell mit 12 Y arbeitet, 5 V liefern, und unter diesen Umständen mag die oben erwähnte 5 ms Periode nicht ausreichen, genug Strom in der Primärwicklung zu erzeugen, damit eine zuverlässige Zündung erfolgt. Erfindungsgemäß wird dann ein Spannungs- oder Geschwindigkeitsfühlkreis 2o wirksam, wenn die Maschine bei Ge-

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schwindigkeiten unterhalb eines gewissen. Schwellenwertes, beispielsweise 36o TJpM, angelassen wird, um die Batterie spannung oder die Geschwindigkeit festzustellen, und im PalIe einer bestimmten niedrigen Spannung oder Geschwindigkeit unterhalb eines Wertes von führt sie ein Signal der Schaltung 2 zu, das die Dauer des positiv wertenden Impulses um einen Betrag verlängert, der ausreicht, einen ausreichenden Strom in der Wicklung 9 sich aufbauen zu lassen.

Die Punktion der oben erwähnten Komponenten 14, 15 und 16 dient dazu, den Transistor 4 gegen hohe Überschwingspannungen, die in der Primärwicklung 9 entstehen können, zu schützen. Wenn die Zener-Diode 14 dem maximalen Sicherheitswert der Oollectorspannung für den Transistor 4 entspricht, beispielsweise 3oo Y, dann kann ihre Kathode direkt mit dem Collector des Transistors 4 verbunden werden. Wenn andererseits, wie in Pig. 1 gezeigt, eine Zener-Diode niedrigen Spannungswertes verwendet wird, dann wird die Schaltung mit den Widerständen 15 und 16 verwendet.

Die Abwandlung, die in Pig. 2 gezeigt ist, gestattet es, die Spitzenströme durch die Primärwicklung 9 auf einen bestimmten Maximalwert zu begrenzen.

In dieser modifizierten Ausgestaltung ist der Oollector-Emitterweg des dritten F-P-N Transistors zwischen die Basis des Transistors 3 und die Erdlei-

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tung ö gescbaLtet. Ein Widerstand 18 ist zwischen Emitter des Transistors 4 und Erdleitung 8 gelegt, und ein Strombegrenzungswiderstand 19 liegt zwischen der Basis des Transistors 17 und der Verbindungsstelle zwischen dem Transistor 4 und dem Widerstand 18.

Wenn im Betrieb der Emitterstrom des Transistors groß genug ist, damit die Spannung an dein Widerstand 1ü die "EIF"-Basis-Emitterspannung des Transistors 17 übersteigt, fließt Basisstrom in den Transistor 17 über den Widerstand 19, und weiter wird Eingangsstrom zum Transistor 3 geleitet, der über den Transistor 17 mit der Erdleitung 8 verbunden ist. Hi chin ist eine weitere Zunahme des Stromes, der in dem Emitterkreis des Transistors fließt, verhindert. Der begrenzte Wert des Emitterstromes und - vorausgesetzt, dxe Verstärkung des Transistors ist ausreichend hoch - auch der des Stromes durch die Wicklung 9 ist etwa gegeben durch _r-4 > worin Ybe die Basisernitterspannung des Trans stors 7 im "EIE"" Zustand und R15 der Widerstand des Widerstandes 18 ist.

In Fig. 3 ist die Zündschaltung nach Pig. 1 und durch das Bezugszeichen 22 bezeichnet. Ein Primärstrom fließt von einer Batterie (nicht gezeigt) über einen herkömmlichen Zündschalter (nicht gezeigt) zu einem Anschluß 21. Der Strom fließt über die Zündschaltung 22 zur Primärwicklung einer Zündspule 23. Der Primärstrom wird unterbrochen vermittels einer Vorrichtung 22 mit einer GeschwindigKe.'.t, die von der Geschwindigkeit der

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Maschine abhängt, die zu diesem System gehört, wodurch hohe Spannungsimpulse in der Sekundärwicklung der Spule 25 induziert v/erden, die in bekannter Weise den Zündkerzen zugeteilt werden, von denen jeweils eine zu einem Zylinder der Maschine gehört.

Die Vorrichtung 22 soll den Primärstrom η mal pro Maschinenumdrehung unterbrechen, wobei η die Anzahl der Zylinder der Maschine ist, vermittels elektrischer Impulse, die durch eine Schaltung 24 erzeugt werden, die wiederum die G-esch.wind.igkeit der Maschine überwacht. Die Impulse, die von der Schaltung 24 erzeugt werden, werden der Vorrichtung 22 über eine SteuerJustierungsschaltung 25 zugeführt. Die Impulse werden auch als Abfragesignale einem Ableseinformationsspeicher 26 zugeführt, der so eingerichtet ist, daß er einen Satz von Steuerjustierungswerten speichert, wobei jeder Wert einer bestimmten Maschinenbedingung entspricht,,die durch die Mas chine ngeschwindigice it und die angelegte Last bestimmt ist. Abfragesignale, die die Belastung der Maschine anzeigen, werden von einer lastüberwachungsschaltung 27 abgenommen, die mit der Ansaugleitung der Maschine gekoppelt ist, derart, daß sie darin herrschende Vakuum feststellt.

Der Speicher 26 spricht auf die beiden Abfragesignale der Schaltungen 24 und 27 an und erzeugt ein Ausgangssteuersignal, welches jenem des Satzes der ge-

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speicherten Zeitjustierungswerte entspricht, das den herrschenden Zuständen der Maschine entspricht, wie sie von den Schaltkreisen 24 und 27 festgestellt werden. Die Zeit Justierungsschaltung 25 spricht auf das Eingangssteuerungssignal an und justiert die Steuerung der Unterbrechungen des Primärstromes relativ zu der absoluten Winkelstellung der Kurbelwelle der Maschine, so daß man optimale Arbeitsbedingungen der Maschine aufrechterhält, indem an den entsprechenden Zündkerzen Zündfunken zu entsprechenden Zeiten erscheinen, ehe die entsprechenden Kolben - die an der Kurbelwelle angreifen - den oberen Totpunkt ihrer Zylinder erreichen.

Ein Teil der Schaltung 24 zur Überwachung der Maschinengeschwindigkeit ist ausführlicher in Fig. 4a und 4b dargestellt.

Die die Geschwindigkeit überwachende Schaltung oder wenigstens der wirksame Teil davon ist in dem Gehäuse des üblichen Verteilers angeordnet. Das Gehäuse kann, falls gewünscht, in der Größo verringert werden. Eine Welle 28 dreht sich mit Maschinengeschwindigkeit in an sich bekannter V/eise innerhalb eines stationären Gehäuseteiles 29. Das Gehäuse 29 trägt eine mit Ausnehmungen versehene Platte 3o, die in einem Flansch 31 ausläuft, an dem ein Halterteil 32 befestigt ist. Das Teil 32 trägt eine lichtemittierende Diode 33 und einen Fotodetektor und Verstärker 34. Das Teil 32, die Diode 33 und der Detektor 34 sind zusammen mit den elektrischen

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Leitungen 35 in einem geeigneten Medium 36 eingeschlossen, Das Medium 36 ist so ausgewählt, daß es gegen die Materialien, die sich während des Betriebes darauf niederschlagen können und aus der Umgebung stammen, beständig ist.

Die Diode 33 und der Detektor 34 sind vertikal übereinander angeordnet und voneinander getrennt, und eine deutliche Sicht ist auf einer Linie von der Diode 33 zum Detektor 34 geschaffen. Diese Sichtlinie wird η mal pro Umdrehung der Maschine vermittels einer Scheibe 37 mit η-Blenden unterbrochen, wobei η in diesem Falle gleich vier ist, und wobei die Scheibe fest mit der Welle 28 verbunden ist. Ebenfalls mit der Welle 28 verbunden, aber am oberen Ende derselben angeordnet, so daß er leicht abnehmbar ist, ist ein. rotierender Arm 38 herkömmlicher Gestalt angeordnet. Die Beibehaltung des Rotorarmes 38 gestattet es, die herkömmliche Technik zur Verteilung der hohen Spannungsimpulse, die von der Spule abgeleitet werden, an die Zündkerzen beizubehalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß im Grundriß der Pig. 4a der Rotor 38 entfernt ist.

Es ist nicht notwendig, die Scheibe mit den Blenden auf der Rotorwelle des Verteilers in der oben beschriebenen Weise zu befestigen. Solch eine Scheibe kann z.B. auch auf der Nockenwelle der Maschine oder als weiteres Beispiel auf dem Schwungrad angeordnet sein. Wenn diese

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Blendenscheibe auf dem Schwungrad befestigt ist, trägt sie indessen nur hal"b soviele Blenden wie die auf der Rotorwelle des Verteilers befestigte Scheibe oder die Scheibe, die auf der Nockenwelle befestigt wäre, aber der Winkelabstand der Blendenscheibe auf dem Schwungrad ist zweimal dem der Blenden in den anderen beiden Fällen, und zwar deshalb, weil das Schwungrad mit der zweifachen Geschwindigkeit der Welle des Verteilers oder der Nockenwelle rotiert. Im allgemeinen wird für eine vierzylindrige Maschine eine Blendenscheibe verwendet mit vier Blenden, die jeweils 45° breit sind und 45° voneinander getrennt sind, wenn die Blendenscheibe auf der Welle des Verteilers oder auf der Nockenwelle befestigt ist. Ist die Blendenscheibe hingegen auf dem Schwungrad befestigt, besitzt sie zwei Blenden, die einen Winkelbetrag von jeweils 90 erfassen und um jeweils 90 voneinander getrennt sind. In jedem Falle wird jeder Wechsel von Hell nach Dunkel (d.h. mit Beginn einer Unterbrechung) in dem einen Beispiel dazu benutzt, die 102° vor dem oberen Totpunkt für einen bestimmten Kolben zu bestimmen, während jeder Wechsel von Dunkel nach Hell (d.h. am Ende einer Unterbrechung) dazu benutzt wird, die statische 6⁰B.T.D.G.Stellung für einen bestimmten Kolben anzuzeigen.

Der Detektor 34 ist als Teil einer integralen Schaltung vorgesehen, die als eine einzige M.0.S.-Platte gebildet ist und die meisten der Funktionen der Schaltung gem. Fig. 3 ausführt.

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Fig. 5 zeigt in schematischem Bloc-xdiagramm die verschiedenen Komponenten, die" auf der Platte angeordnet sind. Wenn eine oder mehrere der Komponenten eine der Funktionen, die mit Bezug auf das Blockdiagramm in Fig. 3 beschrieben sind, ausführen, dann sind die entsprechenden Komponenten durch eine gestrichelte ümfangslinia gekennzeichnet, die die Mummer des jeweiligen Blockes der Fig. 3 trägt.

Der Fotodetektor 34 besteht aus einem M.O.S.Transistor. Der Leitwert desselben wird von der Lichtmenge bestimmt, die auf die sensitive Fläche fällt. Diese Vorrichtung ist mit zwei getrennten Kreisen (nicht gezeigt) verbunden, damit das System imstande ist, zwischen langen Lichtverlusten, die z.B..darauf zurückzuführen sind, daß die Diode zerstört ist oder sich Schmutz angesammelt hat, und relativ kurzen Lichtunterbrechungen durch die Blenden der Scheibe 37 zu unterscheiden. Die erste Schaltung hat eine LangzeitkonstanOe und besteht aus einem Verstärker und einem Speichersystem für einen offenen, d.h. nicht unterbrochenen Lichtbezugspegel, undder Zustand, der an dem Fototransistor herrscht, wird in jeder Microsekunde auf diesen Kreis vermittels einer Übertragungsvorrichtung mit hoher Impedanz übertragen. Diese Information wird festgehalten und einem Impulsverstärker 33 zugeführt, der als Bezug während der Dunkelperiode der Arbeitsweise benutzt wird, d.h. wenn eine Blende der Scheibe 37

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zwischen Diode ·}ό und Detektor '5<f 113,/x. .Die .-ictiaj.tau..: besitzt mithin eine Zeitionsxante in der Gr-"'> aenordrmn-j; von Se'cunden. Die zweite ochaltung ist eine Hochgeschwindigkeits-Feststeilschaltung, die festste Lit, wenn die lichtmenge, die auf den Detektor 34 fällt, sich, von dem Betrag verändert, der im offenen-Licht-Zustand darauf fällt bis zu einem Betrag, der nur noch 1Of- davon ausmacht und dann ein Ausgangssignal dem Impulsverstärker zufuhrt. Der Impulsverstärker 39 dient; dazu, die Signale zu verstärken, die von de αϊ zweiten Schaltkreis abgeleitet werden, und zwar auf einen Pegel, der ausreicht, sie in das restliche logische System einzuführen. Der Ausgang des Impulsverstärkers 39 wird jede microsekunde durch einen logischen Kreis 4o zur Geschwindigkeitskontrolle unterbrochen und durch einen monostabilen Impulsverzögerungseingang 41.

Die Schaltung 4o, die die Geschwindigkeitskontrolle und die Korrektur vornimmt, dient dazu, die Maschinengeschwindigkeit zu berechnen, indem sie die Zeitverzögerung zwischen zwei Ausgangssignalen aus der oben erwähnten zweiten Schaltung mißt, die von dem Fotodetektor gespeist wird. Diese Zeitdauer wird mit Bezug auf die Uhrimpulse ' berechnet, die von einem Uhrimpulsgenerator 42 erzeugt werden. Die Anzahl der Uhrimpulse, die in den Speicher in der Schaltung 41 eintreten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgangssignalen, werden einem Ableseinformationsspeicher 43 zugeführt. Die Genauigkeit der Uhrimpulse ist

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nicht .Kritisch, weil Fehler dieser Quelle sich seiest kompensieren.

üiin i'eil des logischen GeschwindigkeitsAontrollkreises 4o dient auch dazu, Uhrimpulse für eine variable Verzögerungslinie 44 zu erzeugen, die dem Teil 25 der I¹Ig. 3 entspricht und die die Form eines Schieberegisters haben kann. Die tatsächliche länge dieser Verzögerung entspricht einem Verteilerwinkel von 60° in Inkr eine nt en von 1/4 . Die maximale Verzögerung der Leitung 44 ist so gleich 240 .BITS, und der Ausgang des Ablesespeiehers 43 wählt die Anzahl der BITS-Verzögerungen aus, um das Korrekte Equivalent für die Steuerung der Unterbrechungen des Primärstromes zu erzeugen. Da eine Veränderung in der Maschinengeschwindigkeit eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Welle 2ä mit sich bringt, ist es erforderlich, die von den Uhrimpulsen gespeiste Verzögerungsleitung 44 mit der Maschinengeschwindigkeit zu synchronisieren, beispielsweise dadurch, daß die Frequenz des Bezugsuhrgenerators 42 durch die Anzah_ der ührimpulse dividiert wird, die in die Speicherschaltung 41 hineingehen. Diese Zahl ist umgekehrt proportional der Maschinengeschwindigkeit. Deshalb ist ein Teil der logischen Geschwindigkeitskontrolle auch ein Teil des Uhrgenerators für die Verzögerungsleitung.

Damit, wie oben erwähnt, die Steuerung der Unterbrechung justiert werden kann, damit die Arbeitsweise

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der Maschine unter verschiedenen Arbeitsbedingungen optimal ist, ist es erforderlich, zusätzlich zur Geschwindigkeit auch die Belastung der Maschine zu messen. Dies wird erreicht beispielsweise dadurch, daß ein geeigneter Wandler, der mit der Ansaugleitung der Maschine verbunden ist, vorgesehen ist, und der ein mechanisches Teil umfaßt, das sich in Abhängigkeit voai Unterdruck in der Ansaugleitung bewegt. Das mechanische Teil bewirkt eine Veränderung der Frequenz der Schwingungen eines Oscillators, so daß man eine elektrische Anzeige des Vakuums e rhält.

Von dem Oscillator erhält man also eine Rechteckwelle veränderlicher Frequenz, die an eine Vakuum-

ga- ist grenzflächenschaltung 45 anlegt¹/ wobei die Frequenz der Rechteckwelle mit der der Impulse des Generators 42 verglichen wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist ein Vakuumsteuerimpuls, der dem Vakuumsteuerkreis 46 angelegt wird. Der Ausgang dieses Kreises wird direkt in den Informationsspeicher 43 geschickt, um die Stromverzögerung der Leitung 44 zu wählen.

Der Informationsspeicher 43 besteht aus einer programmierbaren drei-Ebenen-nur-Leseschaltung, die einen Satz von Werten speichert, die auf die Verzögerung der Verzögerungsleitung 44 unter verschiedenen Bedingungen von Geschwindigkeit und Belastung der Maschine anwendbar sind. Der aus dem Speicher 43 ausgewählte Wert zu einer bestimmten Zeit hängt von dem Eingang aus der Ge-

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achv/'.?jdi:-j!':;-'itßsteuerschaltung 4o ab, von dem Eingang aus dor Geschwindigkeitskontrollschaltung und irgendwelchen in Lernen vorgespeicherten Bedingungen; z.B. kann der üin^ang von der Gescüwindigkoitskontrollschaltung eine Grupoe von Werten auswählen, von denen ein jeder die winke imJ.'3ige Verzögerung dar3te .1 c, die erforderlich ist 'bei der Geschwindigkeit für verschiedene Maschinenbelarjfcungen, und der Eingang aus der VaJcuumkontrollsehaltung 46 kann einen entsprechenden aus einer Gruppe von Werten auswählen. Die Verwendung des Speichers 43 gestattet, die Aufnahme von viel mehr komplexen Vorschubverzögerungskurven einzubezieher/ais mit dem herkömmlichen System. Da der Ausgang des Speichers 24o Inkremente betragt, ist ein jedes einem Verteilerwinkel von 1/4° equivalent, so daß der tatsächliche Winkel über seinen gesamten Bereich innerhalb von Viertel Graden justiert werden kann, und mit der automatischen Kompensation der Geschwindigkeitskontrollschaltung, angelegt an die Verzögerungsleitung mit den Uhrimpulsen, kann der Auslösewinkel innerhalb des Maschinenbereichs innerhalb eines Viertels eines Grades festgelegt werden.

Wie bereits erwähnt, ist es erforderlich, um eine Ladeperiode fester Zeitspanne im Zündkreis der Fig. 1 zu erhalten, dai3 die nachlaufende Kante des Impulses aus der Schaltung 2 zu der genau festgesetzten Zeit auftritt und die vorauseilende Kante um 3 ms beispielsweise vor dieser Pestperiode liegt. Das erforderliche Vor-

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schieben kann durch, geeignete Modifizierung der gespeicherten Werte in de-n nur-Iese-Speicher erzeugt werden. Wenn z.B. die Vorschub-Verzögerungskurve e.^;.ne Verzögerung von 30 bei einer Maschinengeschwindigkeit von S und einer Maschinenbelastung L verlangt, und falls 3 ms einem Rotationewimtei von 5 bei der Geschwindigkeit S entspricht, dann wird bei e ner Speicherung einss Wertes entsprechend 25 anstelle von 30 in dem nur-Lese-Speicher der Vorschub um die erforderlichen 3 ms automatisch erhalten. Ein ausätzlicher Vorschub, der erforderlich ist, wenn die ladeperiode bei einer niedrigen Batteriespannung erhöht wird und bei niedriger Maschinengeschwindigkeit, wie oben erwähnt, Kann in derselben Weise geschehen, d.h. durch geeignete Veränderung der gespeicherten Werte, oder zwei verschiedene Sätze von Werten können für niedrige Geschwindigkeiten gespeichert werden, wobei der eine Satz ausgewählt wird, wenn die Batteriespannung normal ist, und der andere Satz, wenn die Batteriespannung niedrig ist. Die Apparatur kann vereinfacht werden, wenn die gespeicherten Vierte in dein nur-Lese-Speicher so sind, daiB sie Zeitverzögerungen darstellen statt Winkelverzögerungen. Die Verzögerungsleitung würde dann mit einer konstanten Geschwindigkeit geschaltet statt mit einer geschwindigkeitsabhängigen Geschwindigkeit.

Falls die gespeicherten Werte in dem Informationsspeicher 43 wirkliche Winkelverzögerungen darstellen,

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d.h. unmodifiziert, können andere Verfahren zur Auswahl des erforderlichen Vorschubes verwandt werden. So ist es z.B. möglich, aus der Messung der Maschinengeschwindigkeit den Intervall zwischen aufeinanderfolgenden j?unkenimpulsen bei der betreffenden Geschwindigkeit zu errechnen. Wenn z.B. der Intervall bei einer Geschwindigkeit V 5 ms beträgt und die erforderliche Ladeperiode 3 ms, braucht man nur die vorangehende Kante des Impulses der Schaltung 2 2 ms nach der nacheilenden Kante des vorangehenden Impulses zu erzeugen. Die 2 ms Verzögerung lassen sich auf vielfältige Weise darstellen, z.B. durch Auszählen einer bestimmten Anzahl von Impulsen aus dem Bezugsuhrimpulsgenerator 42-

Eine andere Alternative wäre die Zählung der Impulse von dem variablen Frequenzuhrimpulsgenerator der Schaltung 4o für eine Periode von 3 ms. Da die Frequenz proportional der MaschinengeschwindigKieit ist, stellt die Anzahl der gezählten Impulse die Anzahl der BITS der Verzögerungszeit 44 dar, die einer Verzögerung von 3 ms bei der in Rede stehenden Maschinengeschwindigkeit equivalent ist. Diese Anzahl kann dann von dem Wert subtrahiert werden, den man aus dem nur-lese-Speicher ableitet. Der Effekt ist die Verringerung der Verzögerung um 3 ms, die sonst durch den Wert aus dem Speicher ausgewählt würde, und damit der Vorschub, um die erforderlichen 3 ms der Steuerung des verzögerten Impulses.

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Die Erfindung ist nicht auf die oben "beschriebenen Ausführungsbeispiele "beschränkt. Sie läßt sich auf vielerlei Weise von einem Fachmann aowa-ndeln. Irgendeine geeignete Methode zum Messen der Maschinengeschwindigkeit und der Belastung; kann ansteilc3 der beschriebenen verwandt werden. Die Maschinengeschwindigkeit kann z.3. unter Verwendung eines piezoelektrischen Teiles erfolgen, das wiederholt durch einen rotierenden Nocken der Maschine zusammengepreßt wird, so da'i das Teil die erforderliche Anzahl elektrischer Impulse erzeugt pro Umdrehung der Maschine. Die variable Verzögerungsleitung kann auch andere Forcen haben, z.B. kann die Verzögerung dadurch hervorgerufen werden, daß der numerische Vert von dem Speicher in einem Zähler gespeichert und nach Hull zurückgezählt wird in Abhängigkeit von Uhrimpulsen konstanter ]?rey_uenz (wenn die gespeicherten Werte Zeit darstellen), oder von geschwindigkeitsabhängigen Uhrimpulsen (wenn die gespeicherten Vierte Winkelwerte sind). Die Zeit, die nan dann bis Null braucht, entspricht dann der gewünschten Verzögerung.

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Claims

Patentansprüche

'AjJ Zündanlage für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Spannungsgenerator zur Erzeugung der Zündung, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Erzeugung eines Impulses von einer Dauer vorgesehen sind, die im wesentlichen unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit innerhalb von wenigstens einem bestimmten G-eschwindigkeitsbereich ist, Einrichtungen zur Ausnutzung des Beginns und des Endes des Impulses, um die Ladung und Entladung des Generators einzuleiten, wobei der Generator eine Spannung zur Erzeugung einer Zündung bei der Entladung erzeugt, und Einrichtungen, mit denen der Zeitpunkt des Beginns dieses Impulses in Abhängigkeit von wenigstens der Maschinengeschwindigkeit veränderbar ist, so daß das Ende des Impulses bei einem Winkel in dem Maschinentakt stattfindet, der entsprechend der Maschinengeschwindigkeit ausgebildet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Steuerung des Beginns des Impulses abhängig ist von der Maschinenbelastung als auch von der Maschinengeschwindigkeit.

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3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geKennzeichnet, daii Einrichtungen zur Überwa chung der Spannung einer Spannungsquelle vorgesehen sind, die in der Versorgungsschaltung des G-enerators enthalten sind, und Einrichtungen zur Verlängerung der Jauer der Impulse für die Maschinengeschwindigiceit unterhalb eines bestimmten Bereiches in Abhängigkeit von der Spannung der Spannungsquelle, wenn diese unter eine bestimmte Schwellenspannung fällt.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Einsprüche, dadurch gekennzeichnet, daJ Einrichtungen zur Veränderung der Steuerung des Beginns des Impulses vorgesehen sind, einschließlich eines Speichers für Signale, die Differenzen von Wi nice In im Maschinentakt für den Beginn der Impulse darstellen als eine Funktion der Maschinengeschwindigkeit, Einrichtungen zur Auswahl eines Winkelsignais aus dieser Quelle in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit, und Einrichtungen zur Umwandlung des ausgewählten Winkeisignales in eine entsprechende Zeitverzögerung mit Bezug zur Bezugszeit für den Beginn des Impulses in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit.
5. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Veränderung der Steuerung des Beginns des Impulses vorgesehen sind, die einen Speicher

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für Signale darstellen, die Winkelunterschiede im Arbeitstakt der Maschine für das Ende der Impulse darstellen als eine funktion der Maschinengeschwindigkeit;, Einrichtungen zur Auswahl eines Winkelsignales aus dem Speicher in Abhängigkeix von der Maschinengeschwindigkeit, Einrichtungen zur Umwandlung des ausgewählten Winkelsignales in eine entsprechende Verzögerung mit Bezug zur Bezugszeit für das Ende des Impulses entsprechend der Maschinengeschwindigkeit, und Einrichtungen zur Kontrolle der Steuerung des Beginns des Impulses in Abhängigkeit von der Steuerung des vorangegangenen Impulses, der Maschinengeschwindigkeit und der gewünschten Impulsdauer.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung des Winkelsigna^es in ein Zeitverzögerungssignal Einrichtungen zum Zählen einer Anzahl von Impulsen vorgesehen sind, die von dem Winkelsignal bestimmt werden, wobei die gezählten Impulse bei einer Frequenz auftreten, die von der Maschinengeschwindigkeit abhängt.
7. Anlage nach Anspruch 4-oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Umwandlung des Winkelsignales in eine Zeitverzögerung eine Multi-BIT-Verzögerungszeit umfassen, Einrichtungen, die auf das

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Winkelsignal zur Auswahl einer Anzahl vun verzögerten BITS ansprechen, und Einrichtungen zur Zeitsteuerung und Verzögerung bei einer Frequenz, die von der Maschinengeschwindigkeit abhängt.
8. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränaerung der Steuerung des Beginns des Impulses einen Speicher für Signa.-j umfaßt, die die Differenzzeiten in dem Maschinentakt darstellen, die eine Funktion der Maschinengeschwindigkeit sind, Einrichtungen zur Auswahl eines Signales aus dem Speicher in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit, und Einrichtungen zur Umwandlung des ausgewählten Signales in eine entsprechende Zeitverzögerung mit Bezug auf die Bezugszeit für den Beginn des Impulses in dem Maschinentakt entsprechend der Maschinengeschwindigkeit.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Umwandlung des ausgewählten Zeitsignales in eine Zeitverzögerung weitere Einrichtungen umfaßen, mit denen eine Anzahl von Impulsen, die sich auf das ausgewählte Signal beziehen, gezählt werden, wobei die gezählten Impulse bei einer konstanten Frequenz auftreten.
10. Anlage nach Anspruch 4- bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Signale eine Funktion der Maschinen-

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belastung als auch der Maschinengeschwindiglceit sind.
11. Anlage nach, Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 Ms 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze von Signalen für die Maschinenge schwindig±ceit gespeichert werden unterhalb eines bestimmten !Bereiches, wobei der eine Satz der Signale der Spannung oberhalb eines Schwellenwertes der Spannungscjuelle entspricht, und der andere Satz an Signalen einer Spannung entspricht, die unterhalb dieses Schwellenwertes liegt.

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