DE2611596C2

DE2611596C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Zündfunken bei hohem Zündspannungsbedarf für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2611596C2
Application number: DE2611596A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Adler; Günter 7131 Pinache Gräther; Friedrich Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Rabus; Josef Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wahl; Bert Dipl.-Ing. 7141 Möglingen Wurst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE2611596A1; GB1574733A; US4181112A; FR2344725A1; FR2344725B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Zündfunken bei hohem Zündspannungsbedarf für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der US-PS 26 43^284 ist bereits eine solche Zündanlage bekannt, bei der eine Spannungsaufstockung un der Zündstrecke mit Hilfe von primärseitig erzeugten Steuerimpulsen bestimmter Frequenz erreicht wird. Durch diese Spannungsaufstockung wird auch bei erhöhtem Zündspannungsbedarf noch eine sichere Zündung erreicht, da auch bei vergrößerter Zündstrecke oder ungünstig gewordener Betriebsbedingungen die Spannungsaufstockung solange erfolgt, bis die Durchbruchspannung erreicht ist Nachteilig an der bekannten Anordnung ist der aufwendig konstruierte, sekundärseitige Speicherkondensator, durch den die Anlage teuer und.großvolumig wird. Darüber hinaus läßt sich durch den primärseitig mechanischen Vibrator eine Optimierung der Signallängen und Signalpausen der sich wiederholenden Steuerimpulse schwer oder kaum einstellen oder über längere Zeitdauer hinweg konstant aufrechterhalten.

Aus der DE-OS 23 40 865 ist zwar schon die elektronische Erzeugung einer primärseitigen Signalfolge für jeden Zündvorgang bekannt. Diese Signalfolge dient jedoch nicht zur sekundärseitigen Spannungsaufstockung, sondern zur Erzeugung eines sogenannten Funkenbands, d. h. zur Erzeugung mehrerer Zündfunken bei jedem Zündvorgang.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine möglichst exakt einstellbare Zündspannungsaufstockung bei jedem Zündvorgang zu erreichen, wobei gleichzeitig die dafür erforderliche Zündanlage einfach, billig und platzsparend aufgebaut sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß durch die elektronische Steuereinrichtung die Signallängen und Signalpausen sehr exakt eingestellt werden können, um eine möglichst gute Optimierung der Zündspannungsaufstockung zu erreichen. Ein zusätzlicher sekundärseitiger Kondensator kann entfallen, da die Aufladung der Zündkabelkapazität zur Ladungsspeicherung verwendet wird. Der sekundärseitige Aufbau wird daher kleinvolumig und billig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildunger, und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens sowie vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Beim Betrieb der Zündspule als Durchflußwandler entsprechen die Signallängen der Steuersignale, während deneii der elektrische Schalter geschlossen ist, im wesentlichen der Zeitdauer, die jeweils zum Erreichen der maximalen Spannung an der Zündstrecke benötigt wird, und die Signalpausen zwischen den Steuersignalen, während denen der elektrische Schalter geöffnet ist, entsprechen im wesentlichen der Zeitdauer, die jeweils für den Umschwingvorgang benötigt wird, bis die Spannung an der Wicklungskapazität der Zündspulen-Sekundärwicklung vom Maximum zu einem Minimum abgefallen ist

Für den Betrieb der Zündspule als Sperrwandler bewegen sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Signallängen der Steuersignale im linearen Bereich des primärseitigen Stromanstiegs in der Zündspule, und die Signalpausen zwischen den Steuersignalen entsprechen im wesentlichen der Zeitdauer, die jeweils zum Erreichen der maximalen Spannung an der Zündstrecke benötigt wird.

Zur Schonung des vorzugsweise als Transistors ausgebildeten, elektrischen Schalters kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Spannungsaufstockung auch durch Stufenaufiadung durch Stromimpulspakete erfolgen. Dazu müssen sich die Signallängen der Steuersignale, während denen der elektrische Schalter angeschlossen ist, im linearen Bereich des primärseitigen Stromanstiegs in der Zündspule bewegen und die Signalpausen zwischen den Steuersignalen, während denen der elektrische Schalter geöffnet ist, sind sehr klein im Vergleich zu den Signallängen.

Die Vorteile der Ausgestaltungen der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die Zündspule mit einem relativ niedrigen Übersetzungsverhältnis ausgelegt werden kann, da durch den Aufstockungseffekt der Zündspannung die erreichbare Zündspannung beliebig hoch sein kann. Dadurch erhält man einen hohen Nachentladestrom (bei geringem Primärstrom) und einen niedrigen Innenwiderstand. Außerdem kann der Betrieb bei niedrigem Übersetzungsverhältnis mit extrem hoher Funkenfolgefrequenz erfolgen, die bei einem zusätzlichen Luftspalt noch weiter erhöht werden kann. Der Übertrager kann so ausgelegt werden, daß während des ersten Ansteuerimpulses die erreichte Spannung gerade zum Zünden genügt. Bei Nichtzünden erfolgt dann die Zündung bei der nächsten Stufenerhöhung der Zündspannung. Bei der Stufenaufladung durch Stromimpulspakete fließt ein geringer Strom durch den elektrischen Schalter. Außer der Schonung des üblicherweise als Transistor ausgebildeten Schalters wird ein günstiger Wirkungsgrad erzielt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild als erstes Ausführungsbeispiel der Ei findung,

F i g. 2 ein Detailschaubild zu F i g. 1 und F i g. 7,

F i g. 3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Anordnung,

F i g. 4 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der in F i g. 2 dargestellten Anordnung im Betrieb als Durchflußwandler,

F i g. 5 ein Strom-Spannumgsdiiagramm zur Erläuterung der in F i g. 2 dargestellten Anordnung im Betrieb als Sperrwandler,

Fig.6 ein Strom-Spannungsdiiagramm zur Erläuterung der in F i g. 2 dargestellten Anordnung für den Betrieb als Durchflußwandler mit Stiromimpulspaketen,

F i g. 7 eine Zündanlage als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 8 ein Spannungsdiagramrn zur Erläuterung der in F i g. 7 dargestellten Anordnung.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundener Geber 10 mit einer vorzugsweise als Schmitt-Trigger ausgebildeten Impulsformerstufe 11 verbunden. Der Geber 10 ist in der Darstellung als induktiver Geber ausgebildet, jedoch ist z. B. auch eine Ausführung als Unterbrecherkontakt möglich. Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist über eine Zündverstellelektronik 12 und eine Anschlußklemme 13 mit einem Eingang eines UND-Gatters 14 verbunden. Eine Zündverstellelektronik 12 7ur Verschiebung des Zündsignals in Abhängigkeit zum Beispiel von den Motordaten (Drehzahl n. Saugrohrunterdruck p. Temperatur Γ und Drosselklappenstellung x) ist vielfach bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden. Die Ausgänge zweier Frequenzgeneratoren 15,16 sind mit zwei weiteren Eingängen des UND-Gatters 14 verbunden. Die Anschlußklemme 13 ist mit je einem Toreingang der Frequenzgeneratoren 15, 16 verbunden. Nur wenn ein Signal an einem solchen Toreingang liegt, werden Ausgangssignale der Frequenzgeneratoren 15, 16 erzeugt. Der Ausgang des UND-Gatters 14 ist über eine weitere Anschlußklemme 17 mit dem Steuereingang eines elektrischen Schalters 18 verbunden, der vorzugsweise als Transistor ausgebildet sein kann. Das UND-Gatter 14 und die beiden Frequenzgeneratoren 15,16 bilden eine elektronische Steuereinrichtung 119 zur Steuerung des elektrischen Schalters 18. Eine Versorgungsklemme 20, die mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung verbunden ist, ist über die Schaltstrecke des elektrisehen Schalters 18 mit einer weiteren Anschlußklemme 21 verbunden, die wiederum an die Primärwicklung einer Zündspule 22 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung der Zündspule 22 ist über eine Hcchspannungsdiode 23 mit der Zündstrecke 24 verbunden, deren zweite Elektrode an Masse angeschlossen ist Beide Wicklungen der Zündspule 22 sind ebenfalls an Masse angeschlossen.

In Fig.2 ist ein detaillierterer Ausschnitt der in F i g. 1 dargestellten Anordnung gezeigt, und zwar den Teil zwischen der Klemme 117 und der Zündstrecke 24. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal beschrieben. Parallel zu der Zündstrecke 24 ist die Zündkabelkapazität C₂ der Zuleitungen zu der Zündstrecke dargestellt Die Zündspule 22, insbesondere deren Sekundärseite, ist im Ersatzschaltbild dargestellt. Das Windungsverhältnis der Sekundärwicklung mit der Windungszahl W₂ und der Primärwicklung mit der Windungszahl W\ ist durch den sogenannten idealen Übertrager 220 dargestellt Parallel zur Sekundärseite der Zündspule 22 ist die Hauptinduktivität Lj, dargestellt Zwischen der Hauptinduktivität Lh und dem sekundärseitigen Ausgang der Zündspule 22 ist die Streuiinduktivität L₅ dargestellt Weiterhin ist eine zwischen dem Ausgang und Masse geschaltete Wicklungskapazität G dargestellt

Die Wirkungsweise der elektronischen Steuereinrichtung 19 soll unter Zuhilfenahme des in F i g. 3 dargestellten Diagramms erläutert werden. Ein Signal des Gebers 10 wird in der Impulsformerstufe 11 in ein Rechtecksignal A umgewandelt. Durch die Zündverstellelektronik 12 wird dieses Signal A um die Zeit T₀ verschoben und erscheint als Signal B an der Klemme 13. Der erste Frequenzgenerator 15 erzeugt eine Signalfolge C und der zweite Frequenzgenerator 16 eine Signalfolge D. Am Ausgang des UND-Gatters 14 und damit an der Klemme 17 erscheint daher nur dann ein Signal E, wenn gleichzeitig ein Signal B, ein Signal C und ein Signal D anliegt. Aufeinanderfolgende Signale E führen, wie später noch erläutert wird, zu einer Spannungsaufstockung an der Zündstrecke 24. Diese Spannungsaufstockung erfolgt solange, bis eine Entladung an der Zündstrecke 24 erfolgt und beginnt dann vom neuen. Während einer Signalfolge E kann somit ein Zündfunken oder auch weitere erzeugt werden, in Abhängigkeit davon, wie hoch der Zündspannungsbedarf ist, d. h. wie oft aufgestockt werden muß. Dies ist durch Zündpfeile angedeutet. Die Frequenz der Signalfolge D ist konstant und wesentlich höher als die Frequenz des Gebers 10, d. h. die Signalfolge A. Die Frequenz des Frequenzgenerators 15 liegt dazwischen. Durch Variation der Frequenz und Signaldauer der Signale C kann somit die Zahl der Zündfunken zu jedem Zündzeitpunkt eingestellt werden.

Eine optimale Spannungsaufstockung kann nur dann erreicht werden, wenn die Signale E, bzw. D, die das Öffnen und Schließen des elektrischen Schalters 18 bewirken, eine ganz bestimmte Signallänge und Signalpause aufweisen.

Das in F i g. 4 dargestellte Spannungsdiagramm zeigt die Verhältnisse bei einer Zündspule, die als Durchflußwandler ausgebildet ist Dies bedeutet, daß das Verhältnis der Windungszahlen W₂ zu Wi groß ist und die Hauptinduktivität U groß im Vergleich zur Streuinduktivität L₅ ist Während eines Signales £ steigt sowohl die Spannung U₁ an der Sekundärwicklung der Zündspule 22, wie auch die Spannung U₂ an der Zündstrecke 24 an. Die Signallänge / ist so eingestellt, daß das Ende des Signals dann eintritt wenn die Spannung U₂ ungefähr ihr Maximum erreicht d. h. dann, wenn die Kapazitäten G und C₂ über die Streuinduktivität L₅ aufgeladen sind. Die Zeitdauer eines Signals Eist damit ungefähr durch folgende Gleichung gegeben:

/ = n^u (C, + C₂)

Durch die folgende Signalpause wird der elektrische Schalter 18 geöffnet und es erfolgt ein Rückschwingvorgang der Ladung der Kapazität G zur Hauptinduktivität Lh. Die Dauer der Signalpause ρ muß somit so bemessen sein, daß ein neues Signal dann beginnt, wenn die Spannung U\ ungefähr ihr Minimum erreicht hat Die Zeitdauer der Signalpause ρ kann somit ungefähr durch folgende Gleichung festgelegt werden:

ρ = H-JLh ■ G

Während der Signalpause kann eine Entladung der Zündkabelkapazität C₂ wegen der gesperrten Hochspannungsdiode 23 nicht erfolgen. Die Spannung U₂ bleibt somit konstant Beim nächsten Signal E erfolgt wieder ein Ansteigen der Spannung U\ bis wieder ungefähr ein Maximum erreicht ist Infolge eines Resonanzeffekts dieser Schwingung liegt dieses Maximum höher als das Maximum des letzten Schwingvorgangs. Wird die Spannung des Plateaus der Spannung LZ₂ überschrit-

ten, so steigt die Spannung U₂ parallel zu U] weiter an bis bei der nächsten Signalpause wieder ein Plateau analog das letzte Mal gehalten wird. Dieser Aufstok- -kungsvorgang setzt sich beliebig fort, bis die Spannung U₂ einen Wert erreicht hat, der zum Zünden ausreicht. Anschließend beginnt der gleiche Vorgang wieder von vorn, sofern noch Signale ^auftreten.

Durch das in F i g. 5 dargestellte Strom-Spannungs-Diagramm soll der Betrieb der Zündspule 22 als Sperrwandler erläutert werden. Beim Sperrwandler muß Lh zur Speicherung der magnetischen Energie einen relativ niedrigen Wert haben und L_s sollte möglichst klein sein, damit die Transistoren durch Abschaltspitzenspannungen nicht zu sehr belastet werden.

Das Windungsverhältnis Wi zu Wi ist klein und nur noch durch die Spannungsfestigkeit des als elektrischer Schalter 18 eingesetzten Transistors begrenzt. Dieser Zusammenhang ist durch folgende Gleichung gegeben:

W₂ZW, = U_2nJ(U₁- Ub).

U, gibt die maximal zulässige Transistorspannung und Ub die Versorgungsspannung an. Bei diesem Sperrwandlerbetrieb steigt während eines Signales E der Strom Ib durch die Zündspule 22 zunächst linear an. Die Signaldauer / eines Signals E wird vorteilhaft so begrenzt, daß der Stromanstieg des Stroms 4 im linearen Bereich bleibt. Während der nun folgenden Signalpause ρ erfolgt ein Umschwingvorgang der Ladungsträger von der Hauptinduktivität L_h zu den beiden Kapazitäten Q und C₂. Der S;rom4 fällt wieder ab und die Spannungen an den Kapazitäten steigen an, insbesondere die hier interessierende Spannung U₂ an der Kapazität C₂ bzw. an der Zündstrecke 24. Dieser Spannungsanstieg ist um die Zeit t\ verzögert wegen der Kapazität C]. Um eine maximale Zündspannungsaufstockung zu erreichen muß die Signalpause ρ so eingestellt sein, daß ein neues Signal E beginnt, wenn der Strom I_b ungefähr 0 wird, bzw. die Spannung (Λ ihr Maximum erreicht. Die Signalpause kann daher im wesentlichen durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

+ C₂)

Durch die Hochspannungsdiode 23 wird die Spannung U₂ während des nun folgenden Signals £ gehalten und der Strom I_b beginnt erneut anzusteigen. Bei der nächsten Signalpause ρ erfolgt wiederum ein Absinken des Stroms I_b und eine Aufstockung der Spannung U₂. Diese Spannungsaufstockung der Spannung U₂ setzt sich solange fort, bis die nötige Zündspannung an der Zündstrecke 24 erreicht ist und die Zündung erfolgen kann.

Eine Spannungsaufstockung kann für die Auslegung der Zündspule als Durchflußwandler auch durch Stufenaufladung durch Stromimpulspakete erfolgen. Die Ausbildung der Signale E und die Wirkungsweise soll anhand des Diagramms gemäß Fig.6 erläutert werden. Die Aufstockung der Spannung U₂ erfolgt hier durch kurze, schnell aufeinanderfolgende Stromstöße //,durch die Schaltstrecke des elektrischen Schalters 18 und damit durch die Primärwicklung der Zündspule 22. Auch hier ist die Länge /eines Signals Eso eingestellt, daß sich der Slromanstieg /;, im linearen Bereich bewegt Während dieses Stromanstiegs steigt die. Spannung U₂ an der Zündstrecke 24 an. Die Signalpause ρ wird sehr kurz eingestellt, so daß sich der elektrische Schalter 18 nur sehr kurz öffnet. Der Strom 4, der daraufhin sofort auf Null abfällt, beginnt wegen eines sofort einsetzenden, neuen Signals E gleich wieder anzusteigen. Mit dem erneuten Gtromanstieg ist ein erneuter Spannungsanstieg der Spannung U₂ verbunden. Die Spannung U₂ wird dabei durch die Hochspannungsdiode 23 ebenfalls während einer Impulspause auf ihrem Niveau gehalten. Für die Aufstockung der Spannung U₂ sind bei dieser Methode zwar mehr Aufstockungsvorgänge nötig, um eine ausreichende Zündspannung zu erreichen, jedoch kann die Frequenz der Signalfolge E größer gewählt werden. Ein großer Vorteil dieser Methode ist eine Schonung des elektrischen Schalters 18, da nur ein vergleichsweise geringer Strom durch seine Schaltstrecke fließt und der Transistor in der Sättigung arbeitet. Es entsteht dadurch ein geringerer Wirkungsgradverlust an diesem elektrischen Schalter.

Das zweite, in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht, abgesehen von der elektronischen Steuereinrichtung 19 den Anordnungen gemäß F i g. 1 und F i g. 2. Die elektronische Steuereinrichtung 19 besteht hier aus einem Differentiator 25 und einer Polaritäts-Erkennungsstufe 26, deren Eingänge beide mit der Klemme 21 verbunden sind, und deren Ausgänge über eine logische Verknüpfungsschaltung 27 an den Steuereingang des elektrischen Schalters 18 angeschlossen sind. Für den Differentiator 25 ist eine bekannte Differentiatorschaltung vorgesehen, die aus der Reihenschaltung eines Kondensators 250, eines Widerstands 251 und eines invertierenden Operationsverstärkers 252 besteht, zu dem jeweils parallel ein Widerstand 253 und ein Kondensator 254 geschaltet ist.

Bei der Polaritäts-Erkennungsstufe 26 ist der Eingang über eine Diode 260 und einem Widerstand 261 mit Masse verbunden. Der Verknüpfungspunkt der Diode 260 mit dem Widerstand 261 ist an einen ersten Ausgang 262 und über eine Umkehrstufe 263 an einen zweiten Ausgang 264 angeschlossen.

Der Ausgang des Differentiators 25 ist über eine Umkehrstufe 270 an je einem Eingang zweier UND-Gatter 271 und 271 angeschlossen. Der zweite Eingang des ersten UND-Gatters 271 ist dabei mit der Ausgangsklemme 264 und der zweite Eingang des zweiten UND-Gatters 272 mit der zweiten Ausgangsklemme 262 der PoIaritätserkennungsstufe 26 verbunden. Der Ausgang des ersten UND-Gatters 271 ist an der den Set-Eingang und der Ausgang des zweiten UND-Gatters 272 an den Reset-Eingang eines RS-Flipflops 273 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters 18 verbunden ist. Der Takteingang des Flipflops 273 ist mit der Anschlußklemme 13 verbunden.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, wo insbesondere gemäß Fig.4 die Umschaltpunkte des Spannungsverlaufs U\ durch eine fest eingestellte Frequenz mit einem festen Verhältnis Signaldauer zu Signalpause des Frequenzgenerators 16 festgelegt sind, bzw. eingestellt werden, sind im zweiten Ausführungsbeispiel Erkennungsstufen vorgesehen, die diese Umschaltpunkte jeweils erkennen, und daraufhin den Umschaltvorgang über den elektrischen Schalter 18 einleiten. Kriterien zur Erkennung der Umschaltpunkte sind einmal die Steigung der Kurve U]', die in den Umschaltpunkten Null wird, und zum anderen die jeweilige Polarität der Spannung an den Umschaltpunkten. Mit U\ ist die Primärspannung der Zündspule 22 bezeichnet, die der Sekundärspannung U\ im wesentlichen folgt

Der bekannte Differentiator 25 gibt am Ausgang nur dann ein Signal ab, wenn am Eingang eine Spannungs-

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änderung vorliegt. Bleibt die Spannung am Eingang konstant, so wird die Ausgangsspannung gleich Null. Da die Steigung der Kurve des Spannungsverlaufs von U\ gegen Null geht, wenn sie sich einem Umschaltpunkt nähert, d. h., wenn der erste Umschwingvorgang der Ladüngen in die Kapazitäten Q und Cz beendet ist, so geht die Ausgangsspannung des Differentiators 25 gegen Null. Ab einer bestimmten Schwelle wird dadurch am Ausgang der Umkehrstufe 270 ein Signal Ferzeugt.

Liegt der Umschaltpunkt im positiven Bereich so ist die Diode 260 leitend und am Widerstand 261 liegt eine positive Spannung an, die als Signal G an der Ausgangsklemme 264 anliegt. Zu gleicher Zeit liegt an der Ausgangskiemme 264 aufgrund der Umkehrsiufe 263 kein Signal an. Ist die Spannung an der Klemme 21 negativ, so ist die Diode 260 gesperrt, an der Ausgangsklemme 262 liegt kein Signal an, und an der Ausgangsklemme 264 liegt ein Signal H an. Liegt gleichzeitig ein Signal F und H vor, so erscheint am Set-Eingang des Flipflops 273 ein Signal K. Liegt gleichzeitig ein Signal Fund ein Signal G vor, so erscheint am Reset-Eingang des Flipflops 273 ein Signal L. Während der Dauer eines Taktsignals B an der Klemme 13 wird das Flipflop 273 durch ein Signal K gesetzt und durch ein Signal L zurückgesetzt. Am Ausgang des Flipflops 273 erscheint eine Signalfolge M, durch die der elektrische Schalter 18 betätigbar ist. Die Wirkungsweise der Signalfolge M auf die Zündspannung i/2 entspricht der Wirkung der Signalfolge E gemäß F ig. 4.

Als Steuerspannung für die elektronische Steuerein- ,30 richtung 19 kann statt der Primärspannung U\ auch die Sekundärspannung U\ herangezogen werden. Beim zweiten Ausführungsbeispiel können die unterschiedlichen, sekundärseitigen Kapazitäten unberücksichtigt bleiben, da die Umschaltpunkte des Spannungsverlaufs Uu bzw. U\ jeweils von der elektronischen Steuereinrichtung erkannt werden. Eine Überlagerung der Signalfolge B mit einer Signalfolge C zur Erzeugung von mehreren Zündfunken zu jedem Zündzeitpunkt ist auch vorteilhaft für das zweite Ausführungsbeispiel. Eine Variation der Signallängen C, bzw. B führt auch hier zu mehreren Zündvorgängen, da der Spannungsaufbau von i/2 auch im zweiten Ausführungsbeispiel nach einem Zündvorgang wieder von vorn beginnt, solange ein Signal B, bzw. Canliegt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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S5

CO

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Zündfunken bei hohem Zündspannungsbedarf für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, in deren Primärstromkreis sich ein elektrischer Schalter befindet und in deren Sekundärstromkreis die Reihenschaltung der Zündstrecke einer Zündkerze mit einer Hochspannungsdiode vorgesehen ist, wobei zu jedem Zündzeitpunkt der elektrische Schalter durch mehrere aufeinanderfolgende Steuersignale betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine elektronische Steuereinrichtung (19) die Signallängen und Signalpausen so eingestellt werden, daß durch Aufladung der Zündkabelkapazität (C₂) an der Zündstrecke (24) eine Spannungsaufstockung be-. wirkt wird, deren Abbau durch die Hochspannungsdiode (23) verhindert wird, wobei jedes einzelne Steuersignal (E) zu einer Aufstockung der Spannung führt und wobei die Spannungsaufstockung solange erfolgt, bis eine Entladung an der Zündstrecke unter Bildung eines Zündfunkens zustandekommt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signallängen (J) bzw. Signalpausen (p) der Steuersignale (E), während denen der elektrische Schalter (18) geschlossen bzw. geöffnet ist, so eingestellt werden, daß Zeitintervalle vorgebbar sind, die jeweils zum Erreichen der maximalen Spannung an der Zündstrecke (24) benötigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Zündspule (22) als Durchflußwandler (W₂I W, groß, L_h > L_s) die Signallängen (1) der Steuersignale (E) im wesentlichen der Zeitdauer entsprechen, die jeweils zum Erreichen der maximalen Spannung an der Zündstrecke (24) benötigt wird und die Signalpausen (p,) zwischen den Steuersignalen (E)\m wesentlichen der Zeitdauer entsprechen, die jeweils für den Umschwingvorgang benötigt wird, bis die Spannung (U\) an der Wicklungskapazität (Q) der Zündspulen-Sekundärwicklung vom Maximum zu einem Minimum abgefallen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Zündspule (22) als Durchflußwandler die Signallängen (1) im wesentlichen jeweils

zeichnet, daß die Zeitdauer der Signalp? usen (p) jeweils im wesentlichen durch die Gleichung

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1 = IJjLs (Q + C₂)

betragen und die Signalpausen (p)dmch P = n{LT~Q~

gegeben sind, mit L₁ als Streuinduktivität, Li₁ als Hauptinduktivität und Ci als Wicklungskapazität der Zündspule und mit C₂ als Zündkabelkapazität.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Zündspule (22) als Sperrwandler (W₂ZW] klein, L/, klein, L₅ sehr klein) die Signallängen (I) der Steuer (E) sich im linearen Bereich des primärseitigen Stromanstiegs (h) in der Zündspule (22) bewegen und die Signalpausen (p) zwischen den Steuersignalen (E) im wesentlichen der Zeitdauer entsprechen, die jeweils zum Erreichen der maximalen Spannung an der Zündstrecke (24) benötigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

+ C₂)

gegeben ist, mit La als Hauptinduktivität und Ci als Wicklungskapazität der Zündspule und mit C₂ als Zündkapazität

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Zündspule (22) als Durchflußwandler die Signallängen (I) der Steuersignale (E) während denen der elektrische Schalter (18) geschlossen ist, sich im linearem Bereich des primärseitigen Stromanstiegs (h) in der Zündspule (22) bewegen und die Signalpauscn (p,) zwischen den Steuersignalen (E), während denen der elektrische Schalter (18) geöffnet ist, sehr klein im Vergleich zu den Signallängen (I) sind.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Steuereinrichtung (19) zur Erzeugung der Steuersignale (E, D) ein Frequenzgenerator (16) mit einer festen Frequenz und einem festen Verhältnis Signallänge/Signalpause vorgesehen ist, und daß die Frequenz dieses Frequenzgenerators (16) größer ist als die Fre quenz von Zündauslösesignalen (A), die durch einen von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine betätigbaren Geber (10) erzeugbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Frequenzgenerators (16) und der Geberausgang für die Zündauslösesignale (A bzw. Sauber eine logische UND-Verknüpfung (14) mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (18) verbunden sind und daß ein von den Zündauslösesignalen (A bzw. B) gesteuerter Toreingang im Frequenzgenera tor(16) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines zweiten Frequenzgenerators (15) mit vorzugsweise variabler Frequenz und Pulsdauer zur Erzeugung von definierten Mehrfach-Zündvorgängen mit aufgestockter Spannung mit einem weiteren Eingang der logischen UND-Verknüpfung (14) verbunden ist, daß die Frequenz des zweiten Frequenzgenerators (15) zwischen der Frequenz der Steuersignale (E, D) und der Frequenz der Zündauslösesignale (A) liegt und daß ein von Zündauslösesignalen (A bzw. B) gesteuerter Toreingang im Frequenzgenerator (15) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Steuervorrichtung (19) ein mit der Zündspule (22) verbundener Differentiator (25) und eine mit der Zündspule (22) verbundene Polaritäts-Erkennungsstufe (26) vorgesehen sind, die über eine logische Verknüpfungsschaltung (27) mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (18) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des elektrischen Schalters (18) in der logischen Verknüpfungsschaltung (27) eine bistabile Kippstufe (273) vorgesehen ist, die vom Differentiator (25) und von der Polaritäts-Erkennungsstufe (26) über logische Gatter (271, 272) so steuerbar ist, daß an einem Eingang der bistabilen Kippstufe (273) ein Signal (L) anliegt, wenn

die Spannung (Ui') an der Zündspule (22) im wesentlichen ein Maximum erreicht, und am arderen Eingang der bistabilen Kippstufe (273) ein Signal (K) -anliegt, wenn die Spannung (U\) an der Zündspule (22) im wesentlichen ein Minimum hai.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Gatter (271, 272) zwei UND-Gatter sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Polaritäts-Erkennungsstufe (26) die Reihenschaltung einer Diode

(260) mit einem am Masse angeschlossenen Widerstand (261) vorgesehen ist und daß der Verknüpfungspunkt der Diode (260) mit dem Widerstand

(261) als Ausgang (262) für positive Polaritätserken-.nung und derselben Verknüpfungspunkt eine über eine Umkehrstufe (263) als Ausgang (264) für negative Polaritätserkennung vorgesehen ist.

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