DE2623733B2 - Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Zündeinrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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- DE2623733B2 DE2623733B2 DE2623733A DE2623733A DE2623733B2 DE 2623733 B2 DE2623733 B2 DE 2623733B2 DE 2623733 A DE2623733 A DE 2623733A DE 2623733 A DE2623733 A DE 2623733A DE 2623733 B2 DE2623733 B2 DE 2623733B2
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- F02P3/00—Other installations
- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
- F02P3/04—Layout of circuits
- F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
- F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
Description
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine, bei welcher die Primärwicklung einer Zündspule in Reihe zwischen einer Spannungsversorgungseinrichtung
und einem Primärstrom-Unterbrechungsschalter angeordnet ist, bei welcher weiterhin ein
Fühler vorhanden ist, der betrieblich mit der Maschine
verbunden ist und synchron zu dem Maschinenzyklus eine periodische Ausgangsspannung liefert, bei welcher
weiterhin ein gesteuerter Impulsgenerator vorhanden ist, der mit dem Fühlersignal synchronisiert ist und zur
Betätigung des Primärstrom-Unterbrechungsschalters
ίο einen Impuls liefert, dessen Vorderflanke den Schalter
einschaltet und dessen rückwärtige Flanke den Schalter zur Erzeugung eines Zündfunkens wieder ausschaltet,
wobei die rückwärtige Flanke bei einem fest vorgegebenen Kurbelwellendrehwinkel der Brennkraftmaschine
auftritt und die Vorderflanke durch ein dem Impulsgenerator über eine Rückführschleife von einer
Strombegrenzungseinrichtung im Primärstromkreis zugeführtes Eingangssignal steuerbar ist, Jessen Größe
von derjenigen Zeitspanne abhängt, in welcher die Primärwicklung einen minimalen vorgegebenen Strom
führt
Eine derartige Zündeinrichtung ist aus der DE-OS 21 24 310 bekannt Dieser bekannten Zündeinrichtung
ist der Nachteil eigen, daß ein auf die Amplitude ansprechender Fühler verwendet werden muß, so daß
die Steuerung der Schließzeit eine Funktion der Amplitude eines Wechselspannungssignals ist. Sobald
die Amplitude dieses Wechselspannungssignals ausreichend groß ist, wird der Beginn der Schließzeit
ausgelöst. Dadurch ist das gesamte Zündsystem von dem Amplitudenverhalten eines Reluktanzfühlers stark
abhängig. Die Amplitude des Ausgangssignals dieses Fühlers hängt jedoch von vielen Störeinflüssen ab, nicht
zuletzt auch von dem Abstand zwischen dem rotierenden Element und der Aufnehmerspule. Diese Toleranz
ist jedoch bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nicht nur Temperaturschwankur.gen, sondern
auch erheblichen Vibrationen ausgesetzt. Diese Einflüsse führen dazu, daß vie Amplitude in unerwünscliter
Weise verändert wird.
Weiterhin ist es aus der DE-OS 24 18 177 bekannt, bei
Drehzahlen unter einem bestimmten Wert die Stromflußdauer konstant zu halten und bei Drehzahlen
oberhalb dieses Wertes das Verhältnis zwischen der Einschaltdauer und der Ausschaltdauer konstant zu
halten. Dazu wird ein gesteuerter Impulsgenerator verwendet, der durch ein Fühlersignal synchronisiert
wird. Der Impulsgenerator ist mit einem Primärstrom-Unterbrechungsschalter verbunden und liefert einen
so Impuls, dessen Vorderflanke den Schalter schließt und dessen Rückflanke den Schalter öffnet. Dabei tritt die
Rückflanke bei einer vorgegebenen Maschinenposition auf, während das Auftreten der Vorderflanke in
vorgebbarer Weise gesteuert werden kann.
Aus der älteren deutschen Patentanmeldung P 26 13 632.3-13 (DE-OS 26 13 632) ist die Möglichkeit
zu entnehmen, den Stromfluß durch die Zündspulen-Primärwicklung zu begrenzen und den Beginn des
Stromflusses abhängig von der Dauer der Begrenzung zu regeln.
Sowohl bei der bekannten Einrichtung nach der DE-OS 2124 310 als auch nach dem Vorschlag der
älteren Anmeldung wird die Zeit der Strombegrenzung des Primärstromes durch die Zündspule in einer
Rückführschleife zur Steuerung der Gesamtschließzeit verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs näher genannten Art zu
schaffen, bei welcher im Hinblick auf die weitgehende Ausschaltung vor Umgebungseinflüssen und Alterungv
erscheinungen sowie ähnlicher Störeinflüsse die Schließzeil unabhängig von der Amplitude eines
Steuersignals dem jeweiligen Drehzahlbereich der Maschine exakt angepaßt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Nulldurchgangsdetektor vorgesehen ist, der in
der ihm vjn dem Fühler zugeführten Ausgangsspannung die Nulldurchgänge ermittelt und bei jedem
zweiten Nulldurchgang den als Zeitgenerator ausgebildeten Impulsgenerator einschaltet, wobei im Einschaltaugenblick
die rückwärtige Flanke des vom Impulsgenerator gelieferten Impulses und am Ende der durch
das über die Rückführschleife zugeführte Eingangssignal bestimmten Laufzeit des Impulsgenerators die
Vorderflanke dieses Impulses auftritt, und daß eine weitere Rückführschleife vorgesehen ist, über welche
oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Brennkraftmaschine die Laufzeit des Impulsgenerators und damit
die Vorderfianke des vom imprlsgenerator gelieferten
Impulses durch ein alternatives Steuersignal gesteuert wird, dessen Größe von derjenigen Zeitspanne abhängt,
in welcher in jedem Maschinenzyklus der Primärstrom-Unterbrechungsschalter ausgeschaltet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
ist vorgesehen, daß eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, welche bei Überschreitung
eines vorgegebenen Wertes für das Ausgangssignal des Fühlers den Impulsgenerator übergeht
und den Primärstrom-Unterbrechungsschalter während eines vorgegebenen Teils des Maschinenzyklus einschaltet.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß ein Stillstandsdetektor vorgesehen ist, welcher bei einem
stationären Zustand der Brennkraftmaschine den Primärstrom-Unterbrechungsschalter im ausgeschalteten
Zustand hält.
Da gemäß der Erfindung die Schließzeit nicht von der Amplitude eines Steuersignals abhängt, sondern im
wesentlichen nur von den Nulldurchgängen eines Signals beeinflußt wird, wird eine außerordentlich
weitgehende Freiheit von äußeren Störeinflüssen erreicht.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung nicht nur in vorteilhafter Weise die Rückführung der Strombegrenzung
zur Steuerung des Impulsgenerators verwendet, sondern auch die Rückführung der Spulenausschaltzeit.
Oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl wird eine zusätzliche Rückführschleife wirksam, so daß oberhalb
einer Drehzahl von beispielsweise 3000 U/min das Steuersignal der zusätzlichen Rückführschleife dominiert;
dadurch wird das Zündsystem auf einen festen Schließwinkel eingestellt. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, daß bei höheren Drehzahlen der Maschine selbst bei einer unzureichenden Maschinenzykluszeit
ein konstanter Schließwinkel aufrecht erhalten wird, der erforderlich ist, um den gewünschten Spulenenergiepegel
zu erreichen.
Weiterhin ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Vorteil, daß Toleranzen im Zündsystem
mit hoher Genauigkeit kompensiert werden, einschließlich Batterieschwankungen und Veränderungen im
Spulenwiderstand. Dadurch ergibt sich eine besonders leistungsfähige und zugleich energiesparende Einrichtung.
Die Erfindung wi.d nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches eine bevorzugte
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes darstellt, F i g. 2 ein Schaltbild des die Stromflußdauer durch
die Primärwicklung der Zündspule bestimmenden Zeitgeneratorsund
Fig.3 ein detailliertes Schaltbild der bevorzugten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Zündsystem 10 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Ein
ίο Reluktanzaufnehmer 12 erzeugt als Ausgangssignal eine
(bei 14 dargestellte) periodische Spannung, deren Nulldurchgänge zeitlich synchron mit dem gewünschten
Zündzeitpunkt der Maschine sind. Das Ausgangssignal des Reluktanzaufnehmers 12 wird einem Nulldurchgangsdetektor
16 zugeführt, der ein Rechtecksignal abgibt, wie es bei 18 dargestellt ist. Eine Rauschunterdrückungseinrichtung
20 verarbeitet das Ausgangssignal von dem Nulldurchgangsdetektor 16 weiter und entfernt eventuell vorhandene Rauschimpulse, üie
während des Zündvorganges . iftreten könnten, und erzeugt eine bei 22 dargestellte A isgangswellenform.
Da die Arbeitsweise des Systems im wesentlichen nur von der Nulldurchgangszeit der Wellenform des
Aufnehmers abhängt, und nicht von ihrer Amplitude, ist ke:ne spezielle lineare Verarbeitungsschaltung erforderlich.
Der Ausgang der Rauschunterdrückungsstufe 20 wird einem Eingang 24 eines servogesteuerten Verweüzeitgenerators
26 und einem Eingang 28 eines Verweilzeitgenerators 30 für geringe Drehzahlen zugeführt. Der
servogesteuerte Verweilzeitgenerator 26, der anhand der Fig. 2 näher erläutert wird, hat einen Strombegrenzergeneratoreingang
34 und einen Spulenausschaltzeit-Generatoreingang 36. Der gesteuerte Verweilzeitgenerator
20 erzeugt an seinem Ausgang 40 einen (bei 42 dargestellten) Impuls, der eine vorgegebene
Breite hat, welche durch eine Vorderfianke 43 und eine rückwärtige Flanke 44 festgelegt ist. Dieser Impuls
wird dem ersten Eingang 50 eines NOR-Gatters 52 mit zwei Eingängen zugeführt.
Der Verweilzeitgenerator 30 für geringe Geschwindigkeiten wie die Anlaßgeschwindigkeit oder die
Leerlaufgeschwindigkeit hat einen ersten Ausgang 60, der mit dem ersten Eingang 62 eines UND-Gatters 63
mit zwei Eingängen verbunden ist. Ein zweiter Ausgang 66 des Generators für geringe Geschwindigkeiten oder
Drehzahlen ist mit einem Drehzahldetektor 68 über dessen ersten Eingang 70 verbunden. Eine Drehzahlbezugsspannung
wird dem zweiten Eingang 72 des Drehzahldetektors zugeführt. Die Schaltung innerhalb
des Drehzahldetektors 68 vergleicht die Periode der periodischen Wellenformen von dem Ausgang 66 des
vi;weilzeitgenerators für geringe Geschwindigkeiten
mit der Drehzahlbezugsspannung und erzeugt ein resultierendes Ausgangssignal am Ausgang 76 des
Drehzahldetektors, welches dem zweiten Eingang 78 eines UND-Gatters 73 mit zwei Eingängen zugeführt
wird. Der Ausgang 80 des UND-Gatters wird dem zweiten Eingang 82 des NOR-Gatters 52 zugeführt.
Der Ausgang 84 des NOR-Gatters 52 speist den Eingang 88 eines Pufferverstärkers 90, dessen Ausgang
mit dem Steuerklemmeneingang 92 eines elektronischen Ausgangsschalters 94 verbunden ist. Der Schalter
hat eine erste Klemme 95, welche über eine Zündspule 96 mit einer Quellenvorspannung in Reihe geschaltet ist.
Eine zweite Schalterklemme 100 ist über einen Stromfühlerwiderstand 102 oder ein Bezugspotential
104 an Erde geführt.
Diejenige Spannung, weiche an dem Stromfühlerwiderstand 102 abfällt, wird dem ersten Eingang 108
eines Strombegrenzer-Rückführgenerators 110 zugeführt. Der Rückführgenerator 110 hat einen zweiten
Eingang 112, welcher vom Ausgang 114 eines Stillstandsdetektors 116 gespeist wird. Der Stillstandsdetektor hat einen ersten Eingang 118, welcher mit dem
Ausgang des NOR-Gatters 52 verbunden ist und weiterhin einen zweiten Eingang 120, welcher mit einer
Strombegrenzer-Bezugsspannung verbunden ist. In Reaktion auf Signale an den Eingängen 108 und 112
erzeug! der Strombegrenzer-Rückführgenerator 110
einen Ausgangsimpuls, welcher zuerst dem Eingang 88 des Piiffervcrstärkers 90 und dann dem Eingang 124
eines Inverters 126 zugeführt wird, dessen Ausgang 128
die Strombegrenzcreingangsklemme 34 des servogesteuerten
Generators 26 speist. Schließlich ist der Ausgang des NOR-Gatters !52 mit dem Eingang 36 des
t ß f*ii -I .ηποραΐΛί·Γ *JCi \ CT r* W C^itj^v^ri £Γ ί"* Τ~ΐ L ^ ίϊ ~
tors 26 verbunden.
Im Betrieb wird das periodische Ausgangssignal von dem Rcluktanzaufnehmer Ii!, welches zu dem Maschinenzyklus
synchron ist und dessen Nulldurchgangspunkt von einer positiven zu einer negativen Spannung
der genauer: gewünschten Zeit des Maschinenzündzeitpunktes
entspricht, durch den Nulldurchgangsdetektor 16 und die Rauschunterdrückungsstufe 20 einer
Wellenformung unterzogen. Die daraus resultierende Rechtcckwellc wird dem servogesteuerten Verweilzeitgenerator
26 zugeführt, welcher die Vcrweilzeit für eine Maschinendrehzahl oberhalb eines vorgegebenen Minimums
steuert, welches in der bevorzugten Ausführungsform 600 U/min beträgt. Dieser Servo-Verweilzeitgenerator
26 hat zwei Rückführeingänge, nämlich den Spulenausschaltzeit-Eingang 36 und den Spulenbegrenzerzeit-Eingang
34. Der Ausschalteingang steuert die Verweilzeit nur im Bereich hoher Drehzahlen, d.h.
zwischen 3000 und 5000 U/min, und die Strombegrenzerzeit steuert die Verweilzeit im normalen Betriebsbereich,
d. h. zwischen 600 und 3000 U/mm.
Der servogesteuerte Verweilzeitgenerator 26 erzeugt an seinem Ausgang 40 einen Impuls, der eine
rückwärtige Flanke 44 hat, die synchron zu dem Nulldurchgang des entsprechend geformten Reluktanzsignals
ist, und der eine Vorderflanke 43 hat, welche zeitlich einen Abstand von der rückwärtigen Flanke hat,
der von den zwei Rückführsignalen an den Eingängen 34 bzw. 46 abhängt. Im normalen Drehzahlbereich
dominiert die Strombegrenzerrückführung, und die Vorderflanke 43 des Ausgangsimpulses 42 entspricht
einer konstanten Verweiizeit, welche ausreicht, um einen Zündspulen-Energiepegel von 100 mj zu erreichen.
Da die Spulenenergie von dem Spulenstrom abhängt, liefert ein Fühlerwiderstand 102 in Reihe mit
der Spule 96 eine analoge Ausgangsspannung an den Eingang 108 des Strombegrenzer-Rückführgenerators,
welcher dem Spulenstrom proportional ist Der Rückführgenerator 110 vergleicht den abgetasteten
Spulenstrom mit einem Bezugssignal, welches von dem Stillstandsdetektor 116 an den zweiten Eingang 112 des
Rückführgenerators geliefert wird, wodurch ein Ausgangsimpuls geliefert wird, dessen Breite für die Zeit
während jedes Maschinenzyklus repräsentativ ist, in welcher die Primärwicklung der Spule einen minimalen
vorgegebenen Strom führt Dieses Signal wird dem Strombegrenzereingang 34 des Verweilzeitgenerators
über den Inverter 126 und dem Eingang 88 des Pufferverstärkers 90 zugeführt Um einen übermäßigen
Energieverlust in der Spule zu vermeiden, wird durch den Strombegrenzer-Ausgangsimpuls von dem Rückführgenerator
110 der Pufferverstärker 90 derart vorgespannt, daß der Strom im Ausgangsschalter 94 und
somit in der Spule 96 nicht weiter ansteigt
Für den Bereich hoher Drehzahlen, nämlich den Bereich von etwa 3000 bis etwa 5000 U/min, dominiert
der Spulenausschaltzeit-Eingang 36. Bei sehr hohen Drehzahlen ist nicht genügend Zeit im Maschinenzyklus
ίο vorhanden, um die konstante Verweilzeit aufrechtzuerhalten,
die notwendig isi, um iOO mj in eier Spulc-nciici gie
zu erreichen. Deshalb spricht der servogesteuerte Verweil/.eitgenerator 26 auf Amplitudenimpulsc an. um
einen festen Vcrweilwinkel zu erreichen, dessen
ι ί Vcrweilzeit 75% des Maschinenzyklus einnimmt.
Bei Anlaügcschwindigkeiten oder Leerlaufdrehzah
lon, nämlich bei Drehzahlen im Bereich von JO bis
600 U/min, wird das Ausgangssignnl von dem UND
(vtiitCr 63 durch diC !OgiaCnC ι Unktion >»ΟΟΠΪ\« Ulli uulll
?ii Ausgangssignal von dem servogesteuerten Verweilzeitgenerator
40 verknüpft, wodurch der daraus resultierende Verweilzeitimpuls am Ausgang 84 des ODER Gatters
einem festen Verweilwinkel entspricht, der etwa 25% der Maschinenzykluszeil einnimmt. Der Verweil·
J) generator 28 für geringe Drehzahlen liefert konstant an
seinem Ausgang 60 einen Impuls, dessen der Verweilzeil entsprechendes Tastverhältnis 25% der Maschincnzykluszek
tntspricht. Der Drehzahldetektor 68 ermittelt das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse des Rcluktanz-
)<> aufnehmers und vergleicht eine daraus abgeleitete analoge Spannung mit einer Bezugsspannung.
Sobald eine minimale Drehzahl vorhanden ist. wie sie durch die Drehzahlbezugsspannung festgelegt ist.
nimmt der Ausgang 76 des Drehzahldetcktors einen tiefen Ausgangspegel an, wodurch das UND-Gatter 63
niemals zu aktivieren ist, und somit wird auf diese Weise kein Beitrag zu einem Ausgangssignal am Ausgang 84
des ODER-Gatters geliefert. Bei Anlaßgeschwindigkeiten oder Leerlaufgeschwindigkeiten oder allgemein bei
hinreichend geringen Drehzahlen nimmt jedoch der Drehzahldetektor an seinem Ausgang 76 einen hohen
Pegel an, wodurch über das UND-Gatter 63 das Aüsgangssigfiäl dc5 VerwcilgcMcraiorb für geringe
Drehzahlen direkt dem zweiten Eingang 82 des
■si ODER-Gatters zugeführt wird.
Wenn ein stationärer Maschinenzustand vorhanden ist, so spricht jedoch der Stillstandsdetektor 116,
welcher an seinem Ausgang 114 das Strombegrenzer-Vergleichssignal dem Eingang 112 des Rückführgenerators
zuführt, in der Weise an, daß das System abgeschaltet wird. Ein unveränderlicher Ausgang bi des
ODER-Gatters 52 wird am Eingang 118 des Stillstandsdetektors festgestellt und führt zu einer abnehmenden
Spannung an dem Ausgang 114 des Stillstandsdetektors.
Dies führt dazu, daß der Strombegrenzer-Rückführgenerator 110 die Treiberspannung für den Pufferverstärker
90 am Puffereingang 88 vermindert, wodurch wiederum der Ausgangsschalter 94 in einen nicht-leitenden
Zustand gebracht wird.
Der Servoverweilgenerator 26 wird an Hand der
Fig.2 näher erläutert Grundsätzlich besteht der Servogenerator 26 aus einem spannungsgesteuerten
monostabilen Multivibrator 160, welcher durch den Nulldurchgang der negativen Flanke der Rechteckwelle
getriggert wird, die dem Generatortriggereingang 24 zugeführt wird. Dieses Signal wird durch den Kondensator
162 und den Widerstand 164 differenziert und dem Einstelleingang 166 eines rückstellbaren Flip-Flops 168
zugeführt. Der Q-Ausgang 170 des Flip-Flops 168 weist
den Servoverweilzeitgeneratorausgang 40 auf.
Der Rückstelleingang 174 des Flip-Flops 168 wird mit dem Ausgang eines Komparators 178 verbunden,
dessen Invertiereingang 188 zunächst mit dem Kollektor eines Rückstelltransistors 184 und weiterhin mit
einem Zeitsteuerkondensator 180 verbunden ist. Der Kompensator 180 wird durch den Strom von dem
Stromgenerator 184 getrieben, der mit einem Vorspannungspotential verbunden ist. Der Kondensator 180
nimmt eine linear ansteigende Spannung an, bis der ζϊ-Ausgang 186 des Flip-Hops 168 auf einen hohen
Pegel umschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rückstelltransistor 184 aktiviert, wodurch der Kondensator
180 auf Erdpotential entladen wird.
Der nicht-invertierende Eingang 190 des Komparators 178 wird über eine erste Diode 191 mit einem ersten
Integrator 192 verbunden, wird über eine zweite Diodr 193 mit eineiM /.wciicfi iilicgi aiui' 194 vciuuiiuen und
wird über einen Summierwiderstand 1% mit dem Erdpotential verbunden. Die Dioden 191 und 193 wirken
als ein lineares logisches ODER-Gatter mit zwei Eingängen, wodurch entweder der Ausgang des ersten
Integrators 192 oder der Ausgang des zweiten Integrators 194 der Spannungssteuerklemme des
monostabilen spannungsgesteuerten Multivibrators 160 zugeführt wird.
Jeder Integrator 192, 194 wirkt als Tiefpaßfilter, wodurch die durchschnittliche Impulsbreite der Eingangsimpulse
in bezug auf ihr Tastverhältnis ermittelt wird, was mit einem Bezugswert Vrcr\ bzw. Vrefi
verglichen wird, wonach die Differenz verstärkt wird. Dies führt zu einem annähernd gleichspannungsförmigen
Ausgang von Dioden 191, 193, welches eine Funktion des Tastverhältnisses der Impulse mit einem
hohen Verstärkungskoeffizienten ist. Wenn die Schleife geschlossen ist, und zwar beispielsweise über den
Strombegrenzer-Zeitrückführimpuls, stabilisiert sich das System auf einem Wert einer Ausschaltzeit, welcher
dazu führt, daß das Tastverhältnis der Strombegrenzerzeit einem vorgegebenen Bezugspegel wie 10%
entspricht. Die tatsächliche Spulenzeitkonstante geht überhäüpi i'iichi ein und wird daher automatisch
kompensiert. Dies ist notwendigerweise der Fall, weil die Schaltung immer eine Ausschaltzeit erzeugt, die zu
einer Strombegrenzung führt.
Eine ähnliche Wirkung tritt bei dem Tiefpaßfilter des Integrators 192 auf, welches den Durchschnitt der
Ausschaltzeit bildet. Diese Schleife führt dazu, daß sich das System bei einem Tastverhältnis der Ausschaltzeit
stabilisiert, welches einem festen Wert entspricht, beispielsweise von 25%. Dies führt zu der festen
Verweilwinkelsteuerung bei hohen Drehzahlen. Somit ist ersichtlich, daß die Servowirkung der zwei
Rückfahrschleifen den Ausgangsimpuls des Multivibrators dazu bringt, daß er für vorgegebene Strombegrenzereingänge
eine bestimmte konstante Breite aufweist und für bestimmte vorgegebene Ausschaltzeiteingänge
ein bestimmtes konstantes Tastverhältnis hat
Die Fig.3 ist ein detailliertes Schaltschema einer
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Das Ausgangssignal 14 vom Reluktanzaufnehmer
speist einen Nulldurchgangsdetektor 16. Der Detektor ist ein Komparator A 1 mit einer Hysteresis.
Der invertierende Eingang 200 bzw. der nicht-invertierende Eingang 201 des Komparaiors isi jeweils auf eine
Hälfte der Spannung B + durch Vorspannungswiderstände 202—205 vorgespannt Sechs Klammerdioden
208—213 werden dazu verwendet, die Eingangssignale auf einem bestimmten Wert zu halten, und Widerstände
215, 216 werden dazu verwendet, den Strom zu begrenzen, welcher dem Komparator A 1 zugeführt
wird. Ein Widerstand 220 liefert eine Rückführung für die Hysteresis.
Das Ausgangssignal von dem Nulldurchgangsdetektor 16, welches von dem Ausgang des Komparators A 1
abgenommen wird, hat eine Wellenformspannung 18,
ίο welche dem Eingang der Rauschunterdrückungsschaltung
22 zugeführt wird. Bei der Funkenzeit kann ein Hochfrequenz-Störsignal, welches am Eingang A 1 des
Komparators aufgenommen wird, dazu führen, daß am Komparatorausgang ein Rauschen auftritt. Dies wird
durch die Verwendung eines D-Flip-Flops FFl unterdrückt bzw. ausgetastet. Wenn der Ausgang A 1
tiefgelegt wird (Funkenzeit), geht der_Ausgang Q des Flip-Flops 1 hoch, und der Ausgang Q wird tiefgelegt,
weil äii dein ciiiapicciicMueri Eingang der Pegei Nuii
anliegt. Die Spannung am Kondensator 230 ist jedoch auf einem logischen Pegel »1« (da ζ?zuvor hochgelegt
war), und sie bleibt auf einem hohen Pegel, bis der exponentiell Abfall der Spannung des Kondensators
230 einen logischen Pegel »0« erreicht. Während dieser Zeit führt ein Rauschimpuls, der beispielsweise die Form
eines Nadelimpulses haben kann, wodurch der Komparator A 1 möglicherweise hochgelegt werden könnte,
nicht zu einer Veränderung der Ausgänge Q und Q des Flip-Flops !,weil die Vorderflanke des Taktimpulses am
Eingang D eine »1« eingegeben würde. Logische NOR-Gatter 1 und 2 werden als Puffer verwendet. Bei
der halben Zykluszeit, zu welcher der Komparator A 1 normalerweise hochgelegt wird, ist der Eingang D des
Flip-Flops 1 auf einem logischen Pegel Null, und sein Ausgang verändert sich.
Ausgangssignale von der Rauschunterdrückungsschaltung 22 werden dem servogesteuerten Verweilzeitgenerator
26 zugeführt. Der spannungsgesteudte monostabile Teil des Generators 26 weist einen
Komparator A 2 und ein rückstellbares Flip-Flop FF2 auf. Ein Kondensator 240 und ein Stromgenerator, der
einen Transistor 242 und zugehörige Widerstände 244, 246 und 248 aufweist, erzeugt eine Bezugsrampenspannung.
Wenn der Komparator A 1 negativ wird (und das NOR-Gatter 1), triggert eine Differenzierstufe, welche
einen Kondensator 250 und einen Widerstand 252 aufweist, den Ausgang des zweiten Flip-Flops FF2 auf
einen hohen Pegel, wodurch auch der Klammertransistor geöffnet wird (innerhalb des Flip-Flops 2), der mit
so dem Kondensator 240 verbunden ist. An diesem Punkt erzeugt der Kondensator 240 eine Rampenspannung,
wtlche so lange zunimmt, bis sie die Bezugsspannung am negativen Eingang des Komparators A 2 kreuzt,
wobei zu dieser Zeit der Ausgang von A 2 hochgelegt wird, so daß über die Schwellenleitung der Ausgang des
Flip-Flops 2 tiefgelegt wird. Wenn der Ausgang des Flip-Flops tiefgelegt ist, wird der Kondensator 240 in
der Weise geklammert, daß der Komparator geerdet wird und der Ausgang von A 2 tief gelegt wird.
Der Integrator oder das Tiefpaßfilter 192, welches einen Verstärker A 3 und Zeitkonstanten-Elemente in
Form des Widerstandes 260 und des Kondensators 262 aufweist bewirkt eine Hochgeschwindigkeitsverweilzeit
und mittelt das Spulenausschaltsignal, welches
b5 durch einen Transistor 270 geliefert wird Das
Ausgangs-NOR-Gatter 3 "liefert das gültige Spuiene;nschalt-Ausgangssignal,
welches der Transistor 270 für eine ordnungsgemäße Speisung des Integrators 192
invertiert. Eine Bezugsspannung für den Verstärker A 3 wird durch ein Potentiometer 274 geliefert, welches auf
einen gewünschten Prozentsatz der Verweilzeit eingestellt werden kann. Der zweite Integrator oder das
Tiefpaßfilter 194 weist einen Verstärker A 5 sowie Zeitkonstantenelemente auf, zu denen ein Kondensator
2!9O und ein Widerstand 292 gehören. Der Integrator 194
steuert die Verweilzeit vom Leerlauf bis zum Bereich hoher Geschwindigkeiten. Die Grenzzeit Tüü, für keinen
Strom wird gernittelt und steht am Kollektor eines "> Transistors 300 zur Verfügung. Ein Potentiometer 302
ist in der Weise einstellbar, daß das Tastverhältnis der Stromgrenzzeit auf einen gewünschten Wert einstellbar
ist. Die Ausgangssignale der Integratoren 192 und 194 werden durch ein Paar von Dioden 191 bzw. 193 durch
die logische Funktion »ODER« miteinander verknüpft. Das daraus resultierende Rückführsignal wird durch den
Widerstand 196 summiert und dem Invertiereingang des Versiäi kei s A 2 zugeführt.
Das Ausgangssignal der Rauschunterdrückungsstufe ^o
22 wird auch durch einen Verweilgenerator 30 für geringe Drehzahlen verarbeitet, der eine Doppelrampenintegration
verwendet, um eine Verweilfunktion von 25% zu erzeugen. Dies geschieht dadurch, daß
abwechselnd ein Zeitsteuerkondensator 320 über ein Paar von Stromquellen geladen und entladen wird,
welche Transistoren 322 und 324 aufweisen. Während des ersten Halbzyklus der Maschine wird ein Schalttransistor
330 abgeschaltet, so daß der Stromquellentransistor 322 den Zeitsteuertransistor 320 aufladen kann. Zu M
dieser Zeit wird ein zweiter Schalttransistor 334 durch den Stromquellentransistor 324 mittels einer entsprechenden
Vorspannung eingeschaltet. Während des zweiten Halbzyklus wird der Schalttransistor 330
eingeschaltet, so daß dadurch der Stromquellentransistör
322 geerdet wird und auf diese Weise ein Spannungsabfall am Kollektor des Stromquellentransistor
324 verursacht wird, welcher gleich der Spitzenspannung am Kollektor des Transistors 322 ist,
unmittelbar bevor der Schalttransistor 330 einschaltet. *°
Dadurch wird der Schalttransistor 334 abgeschaltet, indem seine Basis-Emuter-Strecke rückwärts vorgespannt
wird. Nunmehr erfolgt bei dem Zeitsteuerkondensator 320 ein rampenartiger Anstieg, und zwar über
den Stromquellentransistor 324, und zwar doppelt so schnell wie er durch den Stromquellentransistor 320
aufgeladen wurde, bis die Basis-Emitter-Einschaltspannung des Schalttransistors 334 erreicht ist wodurch der
Kollektor des Transistors 324 auf einen Diodenabfall geklammert wird. Das Endergebnis besteht darin, daß Μ
die verbleibende Zeit von dem Einschalten des Transistors 334 im zweiten Halbzyklus bis zum Ende
dieses Zyklus (25% der Gesamtperiode) durch die Verhältnisse der Ströme festgelegt wird, welche durch
den ersten und den zweiten Stromquellentransistor 322 5S
und 324 geliefert werden und nicht durch den Steuerkondensator 320 oder die Drehzahl. Ein gewünschtes
Verweilzeitsignal wird durch ein niedriges Kollektorausgangssignal des Schalttransistors 334 während
des zweiten Halbzyklus dargestellt Da der Μ Kollektor des Schalttransistors 334 im ersten HalbzykJus
ebenfalls tiefgelegt ist was unerwünscht ist wird ein NOR-Gatter 4, welches über einen hochgelegten
Ausgang des NOR-Gatters 2 arbeitet dazu verwendet das gewünschte Signal zu erzeugen. Das wahre **
Verweilzeitsignal erscheint nunmehr am Ausgang des NOR-Gatters 4, welches durch das unten beschriebene
Drehzahl-Detektorsignal mit einer entsprechenden logischen Verknüpfung weiterverarbeitet wird.
Der Drehzahldetektor 68 liefert ein Signal mit dem logischen Pegel »1« an den Ausgang eines NOR-Gatters
6, und zwar für alle Drehzahlen, die größer sind als die Bezugsdrehzahl, welche durch ein Potentiometer 350
eingestellt ist. Für Geschwindigkeiten, die geringer sind als der eingestellte Wert, ist der Ausgang des
NOR-Gatters 6 tiefgelegt, nachdem eine anfängliche Zeitverzögerung abgelaufen ist. Der Schwellenpegel am
Potentiometer 350 wird über einen Komparator A 5 mit der anfänglichen Rampenspannung verglichen, welche
in jedem ersten Halbzyklus auf der Seite des Stromquellentransistors 322 am Zeitstcucrkondensator
320 erzeugt wird. Da der Rampenanstieg festgelegt ist, entspricht ein vorgegebener Schwcllenpegel einer
vorgegebenen Drehzahl, wenn diese Schwelle im ers'.cn
Halbzyklus überschritten wird. Wenn die Schwelle überschritten wird, wird der Ausgang des Komparators
A 5 huchguiegi, wodurch ein Fiip-Fiop gesetzt wird,
welches kreuzgekoppelte NOR-Gatter 6 und 7 aufweist, und zwar auf eine »0« am Ausgang des NOR-Gatters 6.
Das Flip-Flop der NOR-Gatter 6 und 7 wird durch einen positiven Impuls am Ende des Zyklus über eine
Differenzierschaltung zurückgestellt, welche einen Kondensator 360 und einen Widerstand 362 aufweist.
Die Zeitkonstante der aus dem Kondensator 360 und dem Widerstand 362 gebildeten Anordnung ist absichtlich
groß, um eine Störung durch Hochfrequenzsignale zu vermeiden (welche zu dieser Zeit auftreten könnte),
so daß vermieden wird, daß das aus den NOR-Gattern 6 und 7 gebildete Flip-Flop seinen Zustand ändert und in
den Setzzustand übergeht. Der Ausgang des NOR-Gatters 6 liegt tief, nachdem die anfängliche Rampen/
Schwellen-Verzögerung für Geschwindigkeiten im unteren Drehzahlbereich abgelaufen ist. Dadurch hat
das 25% Verweilzeit entsprechende Signal die Möglichkeit, über das NOR-Gatter 5 zu dem Ausgang des
NOR-Gatters 3 zu gelangen. Für Geschwindigkeiten oberhalb des eingestellten Wertes liegt der Ausgang des
NOR-Gatters 6 immer hoch, wodurch das NOR-Gatter 5 auf einen tiefgelegten Ausgang get-.acht wird.
Dadurch kann das Ausgangssignal des Flip-Flops 2 über das NOR-Gatter 3 geführt werden. Der komplementäre
Ausgang am NOR-Gatter 7 wird über einen Widerstand 370 in der Weise wirksam, daß die Steuerspannung am
Widerstand 292 während niedriger Drehzahlen hoch liegt. Dadurch wird eine Drift des Integrators 194
verhindert, wenn das Verweilzeit-Servosystem die Verweilzeit nicht steuert.
Eine Strombegrenzungssteuerung wird durch eine negative Rückführung über den Differenzverstärker A 6
erreicht. Ein Verweilzeitstrom wird durch einen Widerstand 102 abgetastet und mit einer Bezugsspannung
verglichen, welche von dem Stillstandsdetektor 116 geliefert wird. Für Spannungen, welche die
Bezugsspannung übersteigen, wird der Ausgang A 6 positiv, um weiterhin einen Puffertransistor 390 über
einen Reihenwiderstand 392 einzuschalten. Dies führt dazu, daß die Kollektorspannung am Transistor 390
abfällt wodurch die Leitung des als Darlington-Schaltung vorgesehenen Ausgangsschalters 400 vermindert
wird Ein Paar von Dioden 401 und 402 verhindern eine Wechselwirkung zwischen den Ausgangssignalen des
Transistors 404 und des Verstärkers A 6.
Im normalen Betrieb liefert der Stillstandsdetektor 116 ein Gleichspannungsausgangssignal bei Geschwindigkeiten,
die gleich oder größer als 30 U/min sind, und zwar an den Bezugseingang des Strombegrenzerver-
stärkers A 6. Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Ein Kondensator 420 wird durch den Widerstand 422
schnell auf die Spannung B + aufgeladen, und zwar während der Spulenausschaltzeit (d. h. der Schaluransistor
430 ist abgeschaltet), und während der Spuleneinschaltzeit ist der Schalttransistor 430 eingeschaltet, und
der Kondensator 420 entlädt sich langsam über die Widerstände 431 und 432. Für Geschwindigkeiten, die
gleich oder größer als 30 U/min sind, wird der Kondensator 420 nicht nennenswert entladen, sondern
liefert einen Vorspannungsstrom an emc Diode 440
über einen Widerstand 432. Die Kathodenseite der Diode 440 wird durch einen veränderbaren Widerstand
445 auf einen' Bczugspegel gehalten. Die Spannung am
Abgriff des Widerstandes 445 p'us dem Spannungsabfall
an der Diode 440 stellt die Strombegrenzer-Bezugsspannung dar, welche durch den Verstärker A 7
gepuffert wird. Wenn die Maschine zum Stillstand kommt, bleibt der Schalttransistor 430 eingeschaltet und
der Kondensator 420 wird auf Erdpotential entladen. Wenn die Spannung am Kondensator 420 unter die
Spannung abfällt, welche durch den veränderbaren Widerstand 445 und den Diodenabfall an der Diode 440
festgelegt ist, wird die Diode 440 rückwärts vorgespannt, und der Bc/ugspcgel klingt exponentiell auf Null
ab. Dieses langsame Abklingen vermindert den Spulenstrom allmählich und verhindert, daB während
des Stillstandes Storfunken auftreten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die Primärwicklung einer Zündspule in
Reihe zwischen einer Spannungsversorgungseinrichtung und einem Primärstrom-Unterbrechungsschalter
angeordnet ist, bei welcher weiterhin ein Fühler vorhanden ist, der betrieblich mit der
Maschine verbunden ist und synchron zu dem Maschinenzyklus eine periodische Ausgangsspannung
liefert, bei welcher weiterhin ein gesteuerter Impulsgenerator vorhanden ist, der mit dem
Fühlersignal synchronisiert ist und zur Betätigung des Primärstrom-Unterbrechungsschalters einen
Impuls liefert, dessen Vorderflanke den Schalter einschaltet und dessen rückwärtige Flanke den
Schalter zur Erzeugung eines Zündfunkens wieder ausschaltet, wobei die rückwärtige Flanke bei einem
fest '.'orgegebenen Kurbetwellendrehwinkel der
Brennkraftmaschine auftritt und die Vorderflanke durch ein dem Impulsgenerator über eine Rückführschleife
von einer Strombegrenzungseinrichtung im Primärstromkreis zugeführten Eingangssignal
steuerbar ist, dessen Größe von derjenigen Zeitspanne abhängt, in welcher die Primärwicklung
einen minimalen vorgegebenen Strom führt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nulldurchgangsdetektor
(16) vorgesehen ist, der in der ihm von dem Fühler (12) zugeführten Ausgangsspannung
die Nulldurchgänge (14) ermittelt und bei jedem zweiten Nulldurchgang den als Zeitgenerator
ausgebildeten Impulsgenerator (26) einschaltet, wobei im EinschJtaugenblick die rückwärtige
Flanke des vom Impulsgenerator (26) gelieferten Impulses und am Ende der durch das über die
Rückführschleife (124, 34) zugeführte Eingangssignal bestimmten Laufzeit des Impulsgenerators (26)
die Vorderflanke dieses Impulses auftritt, und daß eine weitere Rückführschleife (84, 36) vorgesehen
ist, über weldie oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Brennkraftmaschine die Laufzeit des
Impulsgenerators (26) und damit die Vorderflanke des vom Impulsgenerator (26) gelieferten Impulses
durch ein alternatives Steuersignal gesteuert wird, dessen Größe von derjenigen Zeitspanne abhängt, in
welcher in jedem Maschinenzyklus der Primärstrom-Unterbrechungsschalter (94) ausgeschaltet ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung
vorgesehen ist, welche bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes für das Ausgangssignal des
Fühlers (12) den Impulsgenerator (26) übergeht und den Primärstrom-Unterbrechungsschalter (94) während
eines vorgegebenen Teils des Maschinenzykius einschaltet.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stillstandsdetektor
(116) vorgesehen ist, welcher bei einem stationären
Zustand der Brennkraftmaschine den Primärstrom-Unterbrechungsschalter (94) im ausgeschalteten
Zustand hält.
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