DE2509759A1

DE2509759A1 - Zuendvorrichtung fuer fahrzeugverteiler

Info

Publication number: DE2509759A1
Application number: DE19752509759
Authority: DE
Inventors: Lewis W Hemphill
Original assignee: LUX Inc
Current assignee: LUX Inc
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1975-11-06
Also published as: JPS50139236A; DE2509759B2; US3906920A; DE7507026U; JPS6024947Y2; CA1054668A; JPS57202753U; DE2509759C3

Description

PATENTANWALT D72Ri faechingen/Bergwaid

I indenstr. 16

DIPL.-ING. KNUD SCHULTE _Telefon. ._(o7o3i) 667432

(07056) 1367

Docket No. 145/135 . " ^{Telex: 07}-²⁶⁵⁷³⁹ " ^He|>d

Int. Az.: Fall 93 25.02.1975

Patentanwalt K. Schulte, D-7261 Gechingen, Lindenstr. 16 ·

PER-LUX, INC.

804 East Edna Place

Covina, Kalifornien, USA

Zündvorrichtung für Fahrzeugverteiler

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Zündvorrichtung für Fahrzeuge sowie ein System, durch welches der Umbau herkömmlicher Zündvorrichtungen mit Unterbrecherkontakten in ein elektronisches Zündsystem ohne Unterbrecherkontakte vereinfacht werden kann.

Es sind in Kraftfahrzeugen verschiedene Arten von Zündvorrichtungen im Gebrauch. Am häufigsten sind Vorrichtungen mit Unterbrecherkontakten, welche im Verteiler eines Automobils verwendet werden. Diese enthalten ein Paar Unterbrecherkontakte, welche entsprechend der Drehung eines Verteilerfingers im Synchronismus mit der Motordrehung Kontakte öffnen und schließen. Die" Kontaktanschlüsse sind derart verbunden, daß sie die Primärwicklung eines Zündübertragers öffnen und schließen. Auch können ein Rotor und eine Verteilerkappe verwendet werden, und der Rotor dreht sich synchron mit der Nockenwelle des Verteilers, wodurch an die Zündkerzen des Motors Zündimpulse abgegeben werden.

Es wurden bereits verschiedene Transistorzündsysteme erdacht. Bei den früheren Entwicklungen wurde ein Transistor zum Schalten des elektrischen Stromes durch die Primärwicklung der Zündspule verwendet, wodurch die elektrische Schaltlast

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von den Unterbrecherkontakten entfernt wurde', was zu einer verlängerten Lebensdauer der Unterbrecherkontakte führte. Die Unterbrecherkontakte wurden jedoch weiterhin dazu verwendet, den zeitlichen Synchronismus mit der Motordrehung aufrechtzuerhalten. Die Unterbrecherkontakte steuerten den Basisstrom für den Schalttransistor, wodurch dieser synchron mit der Motordrehung ein- und ausgeschaltet wurde.

Gemäß einem anderen Vorschlag wurden die Unterbrecherkontakte vollständig ersetzt und magnetische oder optische Einrichtungen verwendet, um Taktimpulse synchron mit der Motordrehung zu erzeugen. Diese elektrischen Taktimpulse wurden dann verstärkt und zur Steuerung des Basisstroms für den Leistungsschalttransistor verwendet. Diese "unterbrecherfreien¹¹ Systeme mit elektronischer Takterzeugung ergaben einen verbesserten, praktisch Wartungsfreien Betrieb, wie er durch die mittels Unterbrecherkontakten gesteuerten Transistorsysteme nicht erreicht wurde.

Optisch gesteuerte Systeme verwendeten eine Lichtquelle und eine Lichtmeßfühleranordnung in Verbindung mit einer Lichtunterbrechungseinrichtung, welche auch als Drehblende bezeichnet wird und synchron mit der Motordrehung umläuft. (US PS 3 581 725 und US PS 3 234 742)

Magnetisch gesteuerte Systeme verwendeten einen Magnetkreis und eine magnetische Meßfühleranordnung. Dabei wurde das auf den Meßfühler auftreffende Magnetfeld synchron mit der Motordrehung in seiner Größe verändert. Hierbei wurden zwei Arten von Systemen mit magnetischer Takterzeugung verwendet. Das erste war ein Meßfühler mit veränderbarer Reluktanz. (Japanische Patentanmeldung Nr. 13122/1963, veröffentlicht am 24. Juli 1963). Bei diesem System wird der Luftspalt in einem Magnetkreis abwechselnd synchron mit der Motordrehung vergrößert und verkleinert, wodurch der Magnetfluß entsprechend

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abwechselnd abnimmt und zunimmt. Eine Induktionsspule ist derart in dem Magnetkreis angeordnet, daß der magnettische Fluß durch die Spule hindurch gelangt. Dadurch wird in der Spule eine Spannung erzeugt, die direkt proportional der Frequenz ist, mit welcher sich der magnetische Fluß in der Schaltung ändert. Diese Art von Impulserzeugersystemen hat einen großen Nachteil. Die Erzeugung der Taktimpulse ist nicht nur eine Funktion der Winkellage des Motors sondern auch der Motordrehzahl. Es ist eine Mindestdrehzahl erforderlich, um einen Taktimpuls mit einer hinreichenden Amplitude zu erzeugen, damit der elektronische Verstärker und Transistorschalter betrieben werden kann. Folglich funktionieren diese Systeme schlecht oder überhaupt nicht bei Startbedingungen und niedrigen Drehzahlen. Auch verdoppeln die durch einige Systeme erzeugten Taktimpulse nicht die durch die Unterbrecherkontakte erzeugten Signale in dem Sinn, daß das Verhältnis der Einschaltzeit zur Ausschaltzeit, die "Verweilzeit", sich mit der Motordrehzahl ändert und es unmöglich macht, das Zündverhalten über den gesamten Drehzahlbereich des Motors optimal zu gestalten.

Ein anderer Versuch zur magnetischen Erzeugung von Taktimpulsen besteht in der Verwendung einer Hall-Zelle für den magnetischen Meßfühler anstelle einer Induktionsspule. Die Hall-Zelle erzeugt eine Spannung, deren Amplitude direkt proportional der Größe des durch die Zelle gelangenden Magnetflusses ist und vollständig unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Stärke des Magnetflusses ist. Es wurden verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen, um eine Änderung der Amplitude des durch die Hall-Zelle gelangenden Magnetflusses synchron mit der Motordrehung zu erzeugen (ÜS PS 3 297 009).

Die optischen und mit Hall-Zellen arbeitenden magnetischen Takterzeugungseinrichtungen sind insofern dem Betrieb von

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von ünterbreeherkontakten ähnlich, als diese Einrichtungen elektrische Impulse erzeugen, welche nur von der Winkelstellung des Motors abhängen, wogegen die Systeme mit Induktionsspulen Impulse erzeugen, welche eine Funktion der Motordrehzahl und Winkellage sind.

Seit der Zeit, in welcher die ersten durch Unterbrecherkontakte gesteuerten Transistorsysteme erschienen, sind die Vorteile eines vollständig elektronischen, von Unterbrecherkontakten freien Systemes offenkundig. Indessen ist es nicht einfach, eine wirtschaftlich arbeitende Einrichtung zum Einbau elektronischer Impulserzeuger in die vielen Arten von bereits existierenden Kraftfahrzeugverteilern einzubauen. Komplizierte Formen, begrenzter Zugang zu elektrischen Verbindungen und begrenzte Abmessungen haben den Durchbruch solcher Systeme "ohne Unterbrecherkontakte" verhindert. Dieser Bedarf wurde erst kürzlich in breitem Umfang gedeckt und zwar nur durch Erstausstattungen.

Es verbleibt nämlich ein wesentlicher Nachteil bei allen vorgenannten Systemen. Alle diese Systeme einschließlich der durch Unterbrecherkontakte gesteuerten Systeme erfordern den Einbau eines Paketes aus elektronischem Verstärker und Transistorschalter außerhalb des Verteilergehäuses. Dieses Paket enthält praktisch die gesamte elektronische Schaltung mit der Ausnahme des Impulserzeugers. Typischerweise ist ein solches Paket zehn bis zwanzig mal größer als der Impulserzeuger. Ein herkömmliches Unterbrecherkontaktsystem kann nicht einfach in eines dieser Systeme umgewandelt werden. Der Einbau eines derartigen Paketes mit elektronischen Bauteilen erfordert einen beträchtlichen Aufwand an Montagearbeit sowie eine wesentliche Änderung der vorgegebenen elektrischen Verdrahtung in dem Fahrzeug. Viele Kraftfahrzeugmechaniker sind nicht in der Lage, die erforderlichen Änderungen in der Verdrahtung durchzuführen. Die zum Einbauen dieses Systemes erforderliche Zeit beträgt typischer-

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weise vier bis fünf Stunden, Die Arbeitskosten und die Tatsache, daß gewöhnliche Mechaniker solche Systeme nicht reparieren können, hat deren Verbreitung wesentlich verzögert, obwohl viele Fahrzeugbesitzer die Tatsache akzeptieren, daß solche Systeme den Benzinverbrauch sowie die Emission unerwünschter Abgase wesentlich herabsetzen würden.

Gemäß der Erfindung wird ein vollständig neues Konzept beim Aufbau elektronischer Zündsysteme vorgesehen. Nachdem der Stand der Technik sich so weit entwickelt hat, daß elektronische Impulserzeuger im Verteilergehäuse angeordnet werden können, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die gesamte elektronische Schaltung, der Impulserzeuger, der Verstärker und Leistungstransistorschalter innerhalb des Verteilergehäuses angeordnet werden. Dieses Merkmal ermöglicht einen wesentlich leichteren Einbau in ein Kraftfahrzeug, sowohl bei einer Erstausstattung als auch bei späterem Einbau. Der mechanische Aufbau ist identisch wie beim Einbau eines neuen Verteilerfingers und eines Satzes von ünterbrecherkontakten, was jeder Automechaniker leicht ausführen kann. Die Verwendung von Adapterplatten mit verschiedenen Abmessungen erlaubt den Einbau des gleichen Moduls in existierende Verteileranordnungen. Die zusätzliche elektrische Anschaltung wird durch einen einzigen Draht bewirkt, der mit einem leicht erkennbaren Punkt im Verdrahtungssystem des Kraftfahrzeuges verbunden wird. Es brauchen keinerlei Änderungen bei der · existierenden Verdrahtung des Kraftfahrzeugs durchgeführt zu werden. Beispielsweise brauchen keinerlei Löcher oder Befestigungsanordnungen in dem Fahrzeug angebracht zu werden. Alle ursprünglich vorzunehmenden Einstellungen werden in der gleichen Weise wie bei herkömmlichen Systemen mit Unterbrecherkontakten ausgeführt. Erforderlichenfalls kann das elektronische System entfernt und wieder durch Unterbrecherkontakte ersetzt werden, was nicht mehr Aufwand als der Austausch eines Satzes von Unterbrecherkontakten in einem herkömmlichen

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Zündsystem erfordert. Das gesamte System kann schnell eingebaut und eingestellt werden und ist praktisch für alle existierenden Fahrzeuge verwendbar.

Die Möglichkeit des Einbaus des gesamten Systems innerhalb des Verteilergehäuses beruht darauf, daß Permanentmagnete oder "Quellenelemente^H im wesentlichen innerhalb der Außenabmessungen des Verteilerfingers eingebaut werden. Dadurch wird kein Teil des verfügbaren Montageraumes auf der existierenden Unterbrecherplatte des Verteilers durch die "Magnetquelle" in Anspruch genommen. Im Zusammenhang hiermit wird der "Meßfühler" oder die Hall-Zelle in den elektronischen Modul eingebaut bzw. einteilig in diesem ausgebildet. Diese Merkmale zusammen mit einer Mikro-Miniaturverpackung ermöglichen den Einbau des gesamten Systemes in das Verteilergehäuse.

Es wurden einige Zündsysteme beschrieben, bei denen ein Taktgeber und ein Meßfühler auf einer Art von Adapterplatte angeordnet werden, um deren Unterbringung innerhalb des Verteilers zu erleichtern (US PS 3 581 725, US PS 3 272 930 und US PS 3 660 623).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Zündsystem für einen Verteiler vorzusehen, welches leicht innerhalb eines herkömmlichen Verteilers mit Unterbrecherkontakten eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält somit einen Meßfühler und die gesamte zugeordnete Elektronik in einem einzigen Modul, der mit einer geeigneten Adapterplatte verbunden ist, und diese Anordnung ersetzt direkt die herkömmlichen Unterbrecherkontakte. Anstelle der üblichen Einzelleitung bei herkömmlichen Zündsystemen wird ein zweiadriges Kabel verwendet, welches die Sehaltverbindung für die Primärwicklung der Zünd-

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spule und die Leistungsverbindung vom Zündschalter des Fahrzeugs zum elektronischen Modul darstellt. Die Konsole des Moduls, welche integral mit der Adapterplatte verbunden ist, ergibt eine Masserückleitung. Weiterhin wird eine neue Form eines Botors bzw. Verteilerfingers vorgesehen, der im wesentlichen dem Verteilerfinger bekannter Fahrzeuge entspricht, jedoch eine Anzahl von darin eingebetteten und gleichmäßig über den Umfang verteilten Magneten enthält. Die Anzahl der Magnete ist gleich der Anzahl der Zylinder des Fahrzeugs. Diese Magnete wirken mit dem Meßfühler zusammen bei der Erzeugung der Taktsignale, die nur eine Funktion der Winkellage des Verteilerfingers sind. Das System des elektronischen Moduls enthält einen Meßfühler in der Form einer Hall-Zelle, eine mit dieser verbundene Impulsformerschaltung zum Erzeugen von geeigneten Impulsen, einen Verstärker und einen Festkörper-Leistungsschalter, der mit der Primärwicklung der Zündspule verbunden ist.

Zum Ersetzen der Unterbrecherkontaktanordnung herkömmlicher Zündsysteme eines Fahrzeugs durch einen Elektronikmodul ist es lediglich erforderlich, daß die Unterbrecherkontakte und der Verteilerfinger sowie der Draht von diesen Kontakten und dem Verteilerfinger entfernt werden. Der Meßfühler und der Elektronikmodul mit der daran befestigten Adapterplatte werden auf der bestehenden Verteilerplatte des Verteilers zum direkten Ersatz der Unterbrecherkontakte angeordnet. Der bestehende Zündkondensator wird in der gleichen Weise wie vorher verwendet und ist mit dem Elektronikmodul durch einen Draht des zweiadrigen Kabels verbunden. Der andere Draht dieses Kabels wird mit dem Zündschalter des Fahrzeugs zur Speisung des Elektronikmoduls verbunden. Dann wird der neue Rotor in der gleichen Weise wie der bisherige eingebaut, die Verteilerkappe ersetzt und der Umbau ist abgeschlossen. Die Fliehkraft- und Unterdruckverstelleinrichtungen des Verteilers arbeiten wie üblich und die Takterzeugung wird in üblicher Weise eingestellt. Die Anordnung des Moduls mit der

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Elektronik und dem Meßfühler auf der Adapterplatte erfolgt derart, daß sie leicht ausgerichtet und bezüglich des Abstands von den Magneten des Verteilerfingers eingestellt werden kann.

Die gesamte neue Vorrichtung ist innerhalb des Verteilers angeordnet, und die Unwandlung in ein elektronisches Zündsystem erfolgt ohne aufwendige Verdrahtungsarbeiten. Die neue Form des Rotors entspricht im wesentlichen derjenigen eines herkömmlichen Rotors bei einem vorgegebenen FahrzeugtyPf jedoch sind die Magnete hinzugefügt, und die Anordnung des Meßfühlers und der Elektronikschaltung in einem einzigen Modul auf einer Ädapterplatte gestattet es, daß die Vorrichtung in einfacher und wirksamer Weise vollständig innerhalb des Verteilers untergebracht werden kann. Wie noch erläutert wird, wird der bestehende Rotor nicht nur ersetzt,sondern die neue Form des Rotors mit Magneten hinzugefügt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme, auf die Zeichnungen erläutert; es stellen dar:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Verteilers, woraus hervorgeht, wie die Unterbrecherkontakte und deren Verteilerfinger entfernt und durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung ersetzt werden können;

Fig. 2 eine Aufsicht des Verteilers mit dem Meßfühler und Elektronikmodul und dem Rotor gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 ein Schaltbild eines Zündsystemes gemäß der Erfindung und

Fig. 5 eine andere Form eines Rotors gemäß der Erfindung und

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Fig. 6 und 7 zusätzliche Ansichten des Rotors gemäß Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 ist ein herkömmlicher Fahrzeugverteiler 10 ohne Verteilerkappe dargestellt mit einer herkömmlichen Unterdruckplatte 11. Ein herkömmlicher Unterbrechernocken 12 dient in dem herkömmlichen Zündsystem zur Betätigung eines beweglichen Unterbrecherkontakts 13 einer Unterbrecheranordnung 14. Die Unterbrecheranordnung enthält auch einen stationären Unterbrecherkontakt 15 und eine Befestigungskonsole 16, welche üblicherweise an der Unterdruckplatte 11 durch Schrauben 17 und 18 befestigt ist. Ein Paß-Stift 16a erleichtert die richtige Ausrichtung der Konsole 16 gegenüber der Platte 11. In dem Verteiler 10 ist ein für das herkömmliche Zündsystem verwendeter Kondensator 19 vorgesehen, der üblicherweise räumlich und elektrisch mit einem Zapfen 20 der Unterbrecheranordnung 14 über eine Leitung 21 verbunden ist, welche die Unterbrecheranordnung 14 mit der Primärwicklung der Zündspule des Fahrzeugs verbindet. Der Rotor bzw. Verteilerfinger 22 ist auf einer Welle 23 befestigt und wird somit synchron mit der Drehzahl ties Motors gedreht. Die auseinandergezogene Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt, wie die Unterbrecheranordnung 14 und der Verteilerfinger 22 von dem Verteiler 10 entfernt werden bei der Umwandlung des Unterbrecherkontakt-Zündsystems in· das elektronische Zündsystem.

Aus Fig. 1 geht auch der Elektronikmodul 25 hervor, der den Hall-Meßfühler und eine geeignete Adapterplatte 26 für diesen enthält. Der Modul 25 hat ein, mit diesem verbundenes Metallplättchen 25a, und dieses ist an der Adapterplatte 26 durch Niete 27 und 28 befestigt. Das Plättchen 25a dient auch als elektrischer Leiter zur Verbindung des Schaltkreises in dem Modul 25 zur Erdung über die Adapterplatte 26 und die Platte 11. Das Plättchen 25a dient auch dazu, die in dem Elektronikmodul erzeugte Wärme an die Adapterplatte 26 abzuleiten, von welcher die Wärme verteilt wird. Die Adapterplatte 26 enthält öffnungen 29 und 30, so daß diese anstelle

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der Unterbrecheranordnung 14 durch die Schrauben 17 und befestigt werden kann. In einigen Fällen werden die öffnung 30 und die Schraube 18 nicht benötigt. Ein Paß-Stift 26a erleichtert die Ausrichtung der Bauteile. Der Meßfühler und Elektronikmodul 25 enthält, wie noch im einzelnen erläutert wird, eine Klemme 32 zur Zufuhr der Versorgungsleistung und eine Ausgangsklemme 33, welche mit der Primärwicklung der Zündspule und dem Zündkondensator verbunden ist. Ein zweiadriges Kabel 35 enthält eine erste isolierte Leitung 36, welche mit der Klemme 32 des Moduls 25 und dem Zündschalter des Fahrzeugs verbunden ist, und einen zweiten isolierten Leiter 37, welcher zwischen der Ausgangsklemme 33 des Moduls 25 und der Primärwicklung der Zündspule des Fahrzeugs verbunden ist. Eine Schlauchtülle 39 gestattet den Einsatz des Kabels 35 und die Isolierung gegenüber der öffnung 40 der Seitenwand 41 des Verteilers 10 anstelle der üblichen Leitung 21.

Zusätzlich stellt Fig. 1 die neue Form des Rotors 45 dar. Dieser Rotor ist identisch mit dem herkömmlichen Rotor 22 eines Fahrzeugs mit der Ausnahme, daß in dessen Wand 47 in gleichem Abstand voneinander Magnete 46 eingesetzt sind. Diese Magnete sollten ein möglichst starkes Magnetfeld erzeugen. Vorzugsweise bestehen sie aus Seltenen Erden, beispielsweise aus Samarium-Kobalt. Es versteht sich, daß die genaue Form des Rotors sich für verschiedene Fahrzeuge ebenso ändert, wie herkömmlicherweise., verschiedene Rotoranordnungen verwendet werden. Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rotors wird in Verbindung mit Fig. 5 bis 7 erläutert. Der Rotor und auch der Nocken 12 in Fig. 1 sind für ein Fahrzeug mit acht Zylindern bestimmt_/und somit sind acht Magnete 46 in gleichem Abstand voneinander um den Umfang des Mantels 47 des Rotors 45 verteilt. Wie noch erläutert wird, dienen diese Magneten in Verbindung mit einem Hall-Meßfühler in dem Modul 25 dazu, Taktsignale als Funktion der Winkellage des Rotors abzugeben, wenn dieser durch die Welle 23 der Verteileran-

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Ordnung gedreht wird. Der Rotor 45 enthält einen radial angeordneten Kontakt 48 und einen Mittelkontakt 49 wie der herkömmliche Rotor 22 und gibt Impulse an die acht Zündkerzen des Motors durch die Zündleitungen und die nicht dargestellter. Verteilerkappe in herkömmlicher Weise ab.

Fig. 2 und 3 stellen den Modul 25, das Kabel 35 und den Rotor 45 dar, die in den herkömmlichen Verteiler 10 eingebaut sind. Der Einbau und damit der übergang von dem Unterbrecherkontaktzündsystem zu dem Elektroniksystem mit Hall-Meßfühler erfordert lediglich, daß die Unterbrecheranordnung 14, der herkömmliche Rotor 22 und der Einzelleiter des herkömmlichen Systemes entfernt werden. Das zweiadrige Kabel 35 wird dann durch die öffnung 40 in der Zylinderwand 41 des Verteilers 10 eingesetzt, und die an dem Modul 25 befestigte Adapterplatte 26 wird an der Unterdruckplatte 11 direkt zum Ersatz der Unterbrecheranordnung 14 befestigt. Die Adapterplatte 26 ist an der Platte 11 durch Schrauben und 18 befestigt. Der Leiter 50 des Kondensators 19 und der Leiter 37 des zweiadrigen Kabels 35 sind an der Ausgangsklemme 33 des Moduls 25 befestigt. Der Leiter 36 ist an der Klemme 32 des Moduls befestigt. Die anderen Enden der Leiter 36 und 37 sind mit dem Zündschalter bzw. der Primärwicklung des Zündübertragers des Fahrzeugs verbunden. Der Rotor 45 wird auf die Welle 23 aufgesetzt, und die nicht dargestellte Verteilerkappe wird in herkömmlicher Weise an den Verteiler 10 befestigt.

Der Modul 25 enthält den Hall-Meßfühler 52^χβ sich aus Fig. 2 und 3 ergibt. In dem Ausführungsbeispiel sind der Meßfühler und die gesamte Elektronikschaltung unter Ausbildung des Moduls 25 in einem geeigneten Plastikmaterial eingekapselt. Der Meßfühler in der Form einer Hall-Zelle .

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kann etwa 6 . 10 mm groß sein und etwa 0,7 iu unterhalb der nach innen geneigten Fläche 53 des Moduls 25 angeordnet sein. Die öffnung 29 der Adapterplatte 26 für den Modul

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25 ist verlängert, um die Einstellung der Position des Meßfühlers 52 gegenüber dem Umfang der Magnete 46 des Rotors 45 zu ermöglichen. Es ist anzustreben, daß der umfang der Magnete 46 so dicht wie möglich an der Fläche 53 und damit am Meßfühler 52 anliegt, um die Taktgenauigkeit zu optimieren, ohne daß es indessen zu einer Berührung kommen sollte. Beispielsweise kann der Abstand zwischen der Fläche 53 und der Außenfläche der Magnete 5 ja betragen und zur Einstellung dieses Abstands kann eine Kunststoffpräzisionsleere verwendet werden.

Die Magnete 46 können innerhalb des Mantels 47 des Rotors 45 in irgendeiner geeigneten Weise angeordnet werden. Beispielsweise können diese Magnete innerhalb der in dem Mantel 47 des Rotors ausgebildeten Schlitze 55 durch Epoxydharz befestigt werden. Auch können diese Magnete innerhalb des Mantels 47 eingebettet oder in Ausnehmungen eingesetzt werden. Typischerweise sind die Magnete 46 derart angeordnet, daß sie um nicht mehr als 2,5 ja hervorragen oder um mehr als 5 a. versenkt sind, wenn die zur Zeit erhältlichen Magnete aus "Seltenen Erden" verwendet werden.

Der Aufbau der Adapterplatte 26 kann geändert werden, so daß diese leicht an die Stelle der verschiedenen Unterbrecherkontaktanordnungen 14 treten kann. Die Adapterplatte kann hierzu verschiedene Formen, andere öffnungen und dergleichen aufweisen, so daß ein genormter Modul 25 für verschiedene Verteiler verwendet werden kann. In einigen Fällen wird die Platte 26 weggelassen und das Plättchen 25a direkt an einer Unterbrecherplatte befestigt und wie die Platte 11 des Verteilers angeschlossen. In diesem Fall wird die ursprüngliche Platte 11 von dem Verteiler 10 entfernt und nicht weiter verwendet und die an dem Plättchen 25a befestigte Unterbrecherplatte bildet eine Adapterplatte und dient als Ersatzunterbrecherplatte. Ebenso kann die Rotoranordnung wie herkömmliche Rotoren verschieden ausgebildet sein.

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Fig. 4 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer in Verbindung mit einer Hall-Zelle 52 verwendbaren Schaltung, welche ein integrales Element der Schaltung 60 ist sowie einen Rotor .45 mit Magneten 46 dar. Der integrierte Schaltkreis 60 ist ähnlich demjenigen, der beschrieben ist in US PS 3 581 725 und dient dazu aus den AusgangsSignalen der Hall-Zelle mit langsamen Anstiegs- und Abfallzeiten einen Zug von Rechteckimpulsen abzuleiten, wobei deren Frequenz und Impulsbreite über den gesamten Betriebsbereich der Motordrehzahlen bis herab zu Null Umdrehungen durch die Taktsignale von der Hall-Zelle bestimmt werden, die wiederum einen Eestkörperschalter in Reihe mit der Primärwicklung des herkömmlichen Zündübertragers betätigen. Aus Fig. 4 geht schematisch das Verhältnis zwischen dem Rotor 45 und dem Hall-Meßfühler 52 hervor. Dieser Meßfühler ist ein Silizium-Hall-Generator, der Teil des integrierten Schaltkreises 60 ist. Dieser integrierte Schaltkreis enthält auch auf einem monolithischen Siliziumplättchen einen Verstärker, Trigger- und Ausgangsstufen und einen eigenen Spannungsregler.

Der integrierte Schaltkreis 60 nimmt die Betriebsleistung über einen mit der Leitung 72 verbundenen Widerstand 61 auf, der mit der Eingangsklemme 32 des Moduls 25 verbunden ist. Diese Klemme 32 ist über einen Leiter 36 mit dem Zündschalter 62 des Fahrzeugs verbunden. Der Schaltkreis 60 ist mit einer gemeinsamen Masseleitung 63 verbunden. Diese Masseleitung wird durch das Plättchen 25a und die mit der Platte 11 des Verteilers IO verbundene Adapterplatte 26 gebildet. Die Fahrzeugbatterie 65 mit 12 V ist in herkömmlicher Weise zwischen dem Masseanschluß 64 und dem Zündschalter 62 verbunden. Parallel zum Schaltkreis 60 liegt eine Zenerdiode 67, die zwischen der Verbindungsstelle des Widerstands 61 und des Schaltkreises 60 und dem gemeinsamen Leiter 63 angeschlossen ist.

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Der Schaltkreis 60 enthält eine Ausgangstreiberstufe mit einem Paar Transistoren, von denen nur einer dargestellt ist, deren Kollektoren mit den Ausgangsklemmen verbunden sind. Entweder eine oder beide Ausgangsklemmen können als Ausgangsklemme 68 des Schaltkreises 60 verwendet werden. Diese Ausgangsklemme 68 ist mit dem Basisanschluß eines Transistorverstärkers 70 verbunden, und führt diesem Rechteckimpulse zu. Die Basis des Verstärkers 70 ist über einen Widerstand 71 und eine Leitung 72 mit der Klemme 32 verbunden. Der Kollektor des Transistors 70 ist über einen Widerstand 73 mit der Leitung 72 verbunden. Zwischen dem Kollektor des Transistors 70 und der gemeinsamen Leitung 63 ist eine Zenerdiode 74 verbunden. Eine Zenerdiode 67 stabilisiert den Schaltkreis 60 gegenüber SpannungsSchwankungen und störenden, durch Einschwingvorgänge bedingten Spannungspitzen auf der Leitung 72, und eine Zenerdiode erfüllt eine ähnliche Funktion für den Transistorverstärker 70.

Der Emitter des Verstärkers 70 ist mit einer Eingangsklemme 76 eines integrierten Leistungstransistorschaltkreises 77 in Darlington-Schaltung verbunden. Dieser Schaltkreis enthält ein Paar Transistoren 78 und 79 in Darlington-Schaltung. Der Emitter des Transistors 79 ist mit dem gemeinsamen Leiter 63 verbunden und die Kollektoren der Transistoren 78 und 79 sind miteinander und mit dem gemeinsamen Leiter verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 78 und 79 sind miteinander und mit der Ausgangsklemme 33 des Moduls 25 verbunden. Diese Klemme 33 ist über die Leitung 37 mit der Primärwicklung 81 der bereits vorhandenen Zündspule 82 des Fahrzeugs verbunden. In Reihe mit der Wicklung 81 liegt der regelmäßig vorhandene Lastwiderstand des Fahrzeugs, der zwischen dem anderen Ende der Wicklung 81 und dem Zündschalter durch die ohnehin vorhandene Fahrzeugverdrahtung verbunden ist. Ein Paar Zenerdioden 85 und 86 sind in Reihe zwischen der mit dem Basisanschluß des Transistors 78 verbundenen

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Klemme 76 und der Klemme 33 geschaltet, die mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren 78 und 79 verbunden ist. Der regelmäßig vorhandene Kondensator 19, welcher üblicherweise zusammen mit der Unterbrecherkontaktanordnung 14 verwendet wird, ist zwischen dem Anschluß 33 und der Leitung 63 angeschlossen, und eine Diode 87 ist parallel zwischen der Leitung 63 und dem Anschluß 33 verbunden. Die Zenerdioden 85 und 86 klemmen die an dem Schalter 77 erzeugte Spannung, wenn diese den Schaltkreis unterbricht, damit der Schalter 77 innerhalb eines sicheren Spannungsbereichs verbleibt und gegenüber hohen Ausschaltspannungen geschützt wird, die durch die plötzliche Abnahme des Stroms in der Induktivität der Primärwicklung 81 der Zündspule 82 hervorgerufen werden. Die Diode 87 schützt den Schalter 77 gegen Sperrspannung, die in dem Schwingkreis entsteht, der durch die Primärwicklung 81 und den Kondensator 19 gebildet wird, wenn der Transistor 77 abgeschaltet wird.

Der Hall-Meßfühler 52 des Schaltkreises 60 gibt Taktsignale als Funktion der Winkellage des Rotors 45 mittels der am Umfang des Rotors angeordneten Magnete 46 ab. Diese Taktsignale haben relativ langsame Anstiegs- und Abfallzeiten. Der Schaltkreis 60 arbeitet als Impulsformer und erzeugt Rechteckimpulse mit einer Frequenz und Impulsbreite,die durch die Signale vom Hall-Meßfühler 52 bestimmt werden. Die Rechteckimpulse sind erforderlich, um zu"verhindern, daß ein Teil der in der Zündspule enthaltenen Energie als Wärme im Transistor 77 verloren geht, statt an die Zündkerzen abgegeben zu werden. Diese Impulse werden durch den Transistorverstärker 70 verstärkt und dem Ausgangsschalter 77 zugeführt. Dieser Schalter schaltet die Primärwicklung 81 der Zündspule 82 ein und aus. Die an der Ausgangsklemme 33 entstehende Kurvenform 90 des Stromes stellt die Schaltimpulse dar. Das Tastverhältnis zwischen der Einschaltzeit B und der Ausschaltzeit A ist bei diesem System konstant und gleicht dem Verhältnis des Abstandes der Magnete zu der Breite der Magnete. Die sich ergebende Kurvenform ent-

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spricht über den ge'samten Dreh'zahlbereich des Motors derjenigen eines idealisierten ünterbrecherkontaktsystemes.

Wenn einer der Magnete sich dicht neben der Hall-Zelle befindet, sind der oder die mit dem Anschluß 68 verbundenen Transistoren eingeschaltet, so daß der Basisanschluß des Transistors 70 auf Massepotential 64 liegt. Dadurch wird der Transistor 70 ausgeschaltet und damit der Darlington-Leistungsschalter 77 abgeschaltet. Die sich ergebende Unterbrechung des Stromflusses in der Primärwicklung 81 der Zündspule 82 bewirkt die Erzeugung einer hohen Spannung in der Sekundärwicklung. Wenn der Magnet sich von der Hall-Zelle wegbewegt, wird der Ausgangstransistor abgeschaltet, und dem Transistor 7O über den Widerstand 71 und die Transistoren 70 und 77 wieder Basisstrom zugeführt. Wenn der nächste Magnet in die Nachbarschaft des Hall-Meßfühlers gelangt, wiederholt sich der Zyklus. Um einen genauen Betrieb zu erreichen_/. muß die Breite der Hall-Zelle in der Richtung der Rotordrehung viel kleiner als der Abstand zwischen angrenzenden Magneten in dem Rotor sein. Vorzugsweise kann die Hall-Zelle nur eine Polarität des Magnetfeldes verarbeiten, und daher müssen alle Magnete den gleichen Magnetpol im Bereich der Hall-Zelle aufweisen. Anderenfalls kann auch eine bipolare Hall-Zelle in Verbindung mit je zwei Magneten pro Zylinder verwendet werden.

Der Schaltkreis 60 ist als Modul mit 6,3 mm mal 10 mm mal 0,3^ü Dicke erhältlich, und der Hall-Meßfühler ist integral mit diesem ausgebildet und befindet sich etwa im Abstand von 1 Ii von dessen Außenfläche. Der Hall-Meßfühler

hat etwa eine Fläche von 6p. Der Schaltkreis 60 ist zusammen mit den anderen Schaltungskomponenten in Fig. 4 als Modul 25 eingekapselt, wobei sich der Schaltkreis 60 etwa 2,5 ^i unterhalb der Fläche 53 des Moduls 25 befindet. Entsprechend befindet sich der Hall-Meßfühler 3,5 /u (2,5 ^u plus 1 ja) unterhalb der Fläche 53. Ein typischer Abstand

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zwischen der Fläche 53 und der Außenfläche der Magnete 46 ist 5 /u, und daher befindet sich die Außenfläche des Magnets etwa im Abstand von 0,6 ja von dem Hall-Meßfühler 52 des Schaltkreises 60, der in dem Modul 25 eingekapselt ist.

Die Figuren 5 bis 7 stellen eine andere Form des Rotors dar. Fig. 5 zeigt die herkömmliche Unterdruckplatte 95, den Unterbrechernocken 96, die Welle 97 und die Rotorbefestigungsplatte 98 für bestimmte Arten von Fahrzeugen. Auch ist der herkömmliche Kondensator 98 dargestellt. Da die Rotorbefestigungsplatte 98, der Nocken 96 und die Welle 97 miteinander verbunden sind und es nicht möglich ist, die Magnete in dem bereits bestehenden Rotor einzubauen, so daß sie in enge Nähe des Hall-Meßfühlers gelangen, wenn die Verteilerwelle sich dreht, ist eine neue Form des Rotors mit zwei Hälften 101 und 102 ausgebildet, damit diese um den Umfang des Nockens 96 und der Welle 97 herum befestigt werden können. Der herkömmliche Rotor wird somit beibehalten. Bei dieser Ausfuhrungsform hat der Nocken 96 sechs Flächen und wird für Fahrzeuge mit sechs Zylindern verwendet. Der Rotor 100 enthält entsprechend sechs Magnete 103, die auf dessen Umfang angeordnet sind. Diese Magnete können in der vorher genannten Weise angeordnet werden und stehen vorzugsweise nicht mehr als 2,5 u vor oder sind nicht mehr als 5 ni versenkt.

Fig. 7 zeigt einen Abschnitt 101 des Rotors 100 und stellt die Zentralbohrung 104 dar, welche die Welle 97 aufnimmt, sowie hexagonale Flächen 105, die mit dem Nocken 96 eine Preßpassung ausbilden. Die Rotorhälften 101 und 102 können in geeigneter Weise, beispielsweise durch Klebstoff verbunden sein. Auch können Verriegelungseinrichtungen verwendet werden, um die beiden Hälften auf dem Nocken 96 und der Welle 97 zu befestigen. Beispielsweise kann für den Rotor Nylon mit Glasfüllung verwendet werden, da dieser Rotor im Gegensatz zu den Kontakten 48 und 49 des Rotors 45 in Fig.

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keine Hochspannungs-Schaltkontakte enthält.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 können die folgenden Bauteile verwendet werden:

Batterie 65 herkömmliche Fahrzeugbatterie für 12 V

Widerstand 61 125

Widerstand 71 2,2 kiL.

Widerstand 73 80

Diode 67 6,2 V Zenerdiode

Diode 74 22 V Zenerdiode

Dioden 85 und 86 140 V Zenerdiode

Diode 87 IN4OO4

Es handelt sich also um eine neue Form einer elektronischen Zündvorrichtung und eines Systemes mit einem integralen Meßfühler/Elektronikmodul und einer Adapterplatte für diesen. Der Elektronikmodul kann innerhalb eines herkömmlichen Verteilers direkt zum Ersatz der herkömmlichen Unterbrecherkontakte eingesetzt werden und erfordert keine Veränderung des Verteilers oder der Fahrzeugverdrahtung. Die Vorrichtung enthält auch einen Rotor, der ähnlich wie herkömmliche Verteilerrotoren ausgebildet ■= ist, an dem jedoch eine Anzahl von Permanentmagneten angeordnet oder eingebettet sind. Bei der Drehung des Rotors werden durch den Meßfühler als Funktion der Rotorwinkellage Taktimpulse erzeugt, und der Elektronikmodul erzeugt Schaltimpulse, welche die Primärwicklung des Zündübertragers eines Fahrzeugs ein- und ausschalten. Es wurden verschiedene Rotor- und Adapterplattenanordnungen erläutert, welche den Umbau verschiedener existierender Fahrzeuge mit herkömmlichen Unterbrecherkontaktzündsystemen in ein elektronisches Zündsystem erlauben.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

Zündvorrichtung für einen Verteiler eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet , daß ein Meßfühler- und Schaltungsmodul (25) vorgesehen ist, der Modul einen Hall-Zellen-Meßfühler (52) und einen mit diesem verbundenen Schaltkreis (60) zum Erzeugen von Schaltsignalen für eine Zündspule eines Fahrzeugs enthält, eine Befestigungsplatte (26) zur Befestigung des Moduls innerhalb eines Verteilers (10) eines Fahrzeugs vorgesehen ist, die Platte eine elektrische Verbindung mit dem Schaltkreis des Moduls und für ein Fahrzeug ergibt, ein Kabel zum Anschluß an den Modul vorgesehen ist und Leiter (36, 37) zur Zufuhr von Leistung zu dem Modul von einer Stromquelle eines Fahrzeugs und zur Verbindung eines Ausgangs des Moduls mit einer Zündspule eines Fahrzeugs enthält, und ein Rotor (45) zur Verbindung mit einem Rotationsglied (23) des Verteilers (10) derart angeordnet ist, daß der Rotor synchron mit der Motordrehung eines Fahrzeugs drehbar ist, der Rotor einen Mantel (47) mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander befindlichen Permanentmagneten (46) enthält, welche Außenflächen zur Bewegung in unmittelbarer Nähe des Meßfühlers des Moduls aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (45) im wesentlichen in Aufbau und Gestalt dem Rotor (22) eines herkömmlichen Verteilers gleicht und die Magnete (46) in einer Zylinderwand (47) des Rotors eingebettet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (100) mehrere zusammen-

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wirkende Abschnitte (101, 102) enthält, die auf dem Rotationsglied (97) des Verteilers (10) befestigbar sind und eine dem Rotationsglied angepaßte Innenfläche aufweisen.
4. Vorrichtung zur Verwendung in einem Verteiler eines Fahrzeugs, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modul erste und zweite mit der Schaltung (60) verbundene Versorgungsleitungen (36, 37) und eine Ausgangsklemme (33) enthält, eine der Versorgungsleitungen des Moduls elektrisch mit der Befestigungsplatte (26) verbunden ist, diese wenigstens eine öffnung (30) zur Verbindung mit einem Glied (11) eines Verteilers (10) einer herkömmlichen ünterbrecherkontaktanordnung aufweist und elektrische Versorgungsleitungen mit der zweiten Versorgungsleitung und der Ausgangsklemme des Moduls zum Anschluß,an eine Versorgungsquelle eines Fahrzeugs und einer Zündspule eines Fahrzeugs vorgesehen sind.
5. Rotor zur Verwendung in einem Verteiler eines Fahrzeugs zum Erzeugen von Taktsignalen, welche mittels einer elektrischen Schaltung zum Erzeugen von Taktsignalen einer Zündspule eines Fahrzeugs zugeführt werden, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch · gekennzeichnet , daß ein Körper (45) vorgesehen ist, der einem Rotationsglied (23) eines Verteilers (10) angepaßt ist, der Körper eine Wand (47) mit einer Innenöffnung zum Eingriff mit dem Rotationsglied und eine Außenwand enthält und mehrere Magnete (46) mit der Außenwand verbunden sind und sich in gleichem Abstand entlang deren Peripherie befinden und die Magnete Außenflächen aufweisen, die zur-Drehunq in dichter Nachbarschaft zu einem elektrischen MeßiLuiler (52) angeordnet sind und zusammen mit diesem die Erzeugung von Taktsignalen synchron mit der Geschwindigkeit des Motors bewirken.

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6. Modul zur Anordnung in einem herkömmlichen Verteiler zwecks Abgabe von Takt- und Schaltsignalen für eine Zündwicklung eines Fahrzeugs, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler- und Schaltungsmodul (25) vorgesehen ist, dieser einen Hall-Zellen-Meßfühler (52) und einen Schaltkreis zum Erzeugen von Schaltsignalen für eine Zündwicklung eines Fahrzeugs enthält, der Modul erste und zweite mit dem Schaltkreis verbundene Versorgungsleitungen (36, 37) und einen mit diesem verbundenen Ausgangsanschluß (33) enthält und eine Befestigungsplatte (26) mit dem Modul (25) so verbunden ist, daß dieser innerhalb eines Verteilers (10) eines Fahrzeugs angeordnet werden kann, eine der Versorgungsleitungen des Moduls elektrisch mit der Befestigungsplatte (26) verbunden ist, und die Befestigungsplatte wenigstens eine Öffnung (30) aufweist, durch welche die Platte mit einem Befestigungsglied (11) eines Verteilers verbindbar ist, mit welchem üblicherweise eine herkömmliche Unterbrecherkontaktanordnung (14) verbunden ist.
7. Zündvorrichtung für ein Fahrzeug, bei welchem die Zündvorrichtung· einen Verteiler mit einem Rotationsglied aufweist, das synchron mit der Motordrehzahl des Fahrzeugs gedreht wird und eine Unterbrecherplatte aufweist und die Zündvorrichtung eine Zündspule für die Zündkerzen des Fahrzeugs aufweist, dadurch gekennzeich net, daß ein Meßfühler- und Schaltungsmodul (25) innerhalb des Verteilers (10) angeordnet ist, der Modul einen Hall-Zellen-Meßfühler (22) und einen Schaltkreis (60) zum Erzeugen von Schaltsignalen für die Zündspule des Fahrzeugs aufweist, der Modul erste und zweite mit der Schaltung verbundene Versorgungsleitungen (36, 37) und eine mit dieser verbundene Ausgangsklemme (33) enthält, eine an dem Modul (25) befestigte Konsole (26) vor-

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gesehen ist, eine der Versorgungsleitungen des Moduls elektrisch mit der Konsole verbunden ist, die Konsole eine mit der Unterbrecherplatte (11) des Verteilers verbundene Platte (26) enthält und die Platte der Konsole wenigstens eine öffnung (30) aufweist, welche die Einstellung der Platte der Konsole gegenüber dem Rotationsglied des Verteilers gestattet, elektrische Leitungen mit der zweiten Versorgungsleitung und der Ausgangsklemme des Moduls verbunden sind und Kabel (36, 37) aufweisen, die mit einer Stromquelle des Fahrzeugs und der Zündwicklung des Fahrzeugs verbunden sind und ein Rotor (45) mit dem Rotationsglied des Verteilers verbunden ist und der Rotor eine Wand (47) aufweist, in welcher mehrere im Abstand voneinander befindliche Permanentmagnete (46) mit Außenflächen vorgesehen sind, welche zur Bewegung in dichter Nachbarschaft mit dem Meßfühler (52) des Moduls (25) angeordnet sind.
8. Verfahren zum Umbau eines herkömmlichen Unterbrecherkontaktzündsystems eines Verteilers in einem Fahrzeug in ein elektronisches Meßfühler- und Schaltsystem, bei welchem der Verteiler eine Ünterbrecherkontaktanordnung, einen Rotor und einen mit der Ünterbrecherkontaktanordnung verbundenen elektrischen Leiter aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (22) aus dem Verteiler (10) entfernt wird, die Ünterbrecherkontaktanordnung (14) und der Leiter (21) aus dem Verteiler entfernt werden, ein Meßfühler- und Schaltungsmodul (25) angeordnet wird, der einen Hall-Zellen-Meßfühler (52) und einen Schaltkreis zum Erzeugen von Schaltsignalen für eine Zündspule aufweist, und dadurch die Ünterbrecherkontaktanordnung ersetzt wird, und der Modul eine Versorgungsklemme (32) und eine Ausgangsklemme (33) aufweist, in den Verteiler ein-Kabel eingesetzt wird, das Kabel zwei Leiter (36, 37) aufweist, von denen einer eine Verbindung zwischen

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dem Versorgungsanschluß des Moduls und einer Stromquelle des Fahrzeugs und der andere die Verbindung zwischen der Ausgangsklemme (33) des Moduls (25) und einer Zündwicklung des Fahrzeugs herstellt und ein Rotor (45) mit einem Mantel (47) mit mehreren voneinander im Abstand befindlichen Permanentmagneten (46) auf einer Welle des Verteilers angeordnet wird und der Meßfühler (52) des Moduls derart ausgerichtet wird, daß er sich nahe der Außenfläche der Magnete (46) jedoch im Abstand von dieser befindet.

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