DE2623733C3 - Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Zündeinrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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- DE2623733C3 DE2623733C3 DE2623733A DE2623733A DE2623733C3 DE 2623733 C3 DE2623733 C3 DE 2623733C3 DE 2623733 A DE2623733 A DE 2623733A DE 2623733 A DE2623733 A DE 2623733A DE 2623733 C3 DE2623733 C3 DE 2623733C3
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- 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
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Description
schaffen, bei welcher im Hinblick auf die weitgehende Ausschaltung von Umgebungseinflüssen und Alterungserscheinungen
sowie ähnlicher Störeinflüsse die Schließzeit unabhängig von der Amplitude eines
Steuersignals dem jeweiligen Drehzahl bereich der Maschine exakt angepaßt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Nulldurchgangsdetektor vorgesehen ist, der in
der ihm von dem Fühler zugeführten Ausgangsspannung die Nulldurchgänge ermittelt und bei jedem
zweiten Nufidurchgang 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 Impulsgeneratoi s und damit die Vorderflanke des vom Impulsgenerator 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 niclu 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 wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild, welches eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes darstellt
F i g. 2 ein Schaltbild des die Stroir.flußdauer durch
die Primärwicklung der Zündspule bestimmenden Zeitgenerators und
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 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, die
während des Zündvorganges auftreten könnten, und erzeugt eine bei 22 dargestellte Ausgangsweilenform.
Da die Arbeitsweise des Systems im wesentlichen nur von der Nulldurchgangszeit der Wellenform des
Aufnehmers abhängt und nicht von ihrer Amplitude, ist keine spezielle lineare Verarbeitungsschaltung erforderlich.
Der Ausgang der Rauschunterdrückungsstufe 20 wird einem Eingang 24 eines servogesteuerten Verweilzeitgenerators
26 und einem Eingang 28 eines Verweilzeitgenerators 30 für geringe Drehzahlen zugeführt. Der
servogesteuerte Verweilzeitgenerator 26, der anhand der F i g. 2 näher erläutert wird, hat einen Strombegrenzergeneratoreingang
34 und einen Spulenausschaltzeit-Generatoreingang 36. Der gesteuerte Verweilzeitgenerator
26 erzeugt an seinem Ausgang 40 einen (bei 42 dargestellten) Impuls, der eine vorgegebene
Breite hat, welche durch eine Vorderflanke 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
des: en 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 Verweilzeitgenerators 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 % 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, welche 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-Gatlers 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
erzeugt der Strombegrenzer-Rückführgenerator 110 einen Ausgangsim;. jls, welcher zuerst dem Eingang 88
des Pufferverstärkers 90 und dann dem Eingang 124 eines Inverters 126 zugeführt wird, dessen Ausgang 128
die Strombegrenzereingangsklemme 34 des servogesteuerten Generators 26 speist. Schließlich ist der
Ausgang des NOR-Gatters 52 mit dem Eingang 36 des Spulenausschaltzeit-Generators des Verweilzeitgenerators
26 verbunden.
Im Betrieb wird das periodische Ausgangssignal von dem Reluktanzaufnehmer 12, welches zu dem Maschinenzyklus
synchron ist und dessen Nulldurchgangspunkt von einer positiven zu einer negativen Spannung
der genauen gewünschten Zeit des Maschinenzündzeitpunktes entspricht, durch den Nulldurchgangsdetektor
16 und die Rauschunterdrückungsstufe 20 einer Wellenformung unterzogen. Die daraus resultierende
Rechteckwelle wird dem servogesteuerten Verweilzeitgenerator 26 zugeführt, welcher die Verweilzeit 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/min.
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 Verweilzeit, weiche ausreicht, um einen Zündspulen-Energiepegel von 100 mj zu erreichen.
Da die Spulenenergie von dem Spulenstrom abhängt, liefert ein Fühlerwiderstaiid 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 Veirweilzeitgenerators
über den Inverter 126 und dem Eingang 88 des Pufferverstärkers 90 zugeführt. Um einen übermäßigen
Energieverlust in der Spule zu vermeiden, wird durcl den Strombegrenzer-Ausgangsimpuls von dem Rück
führgenerator 110 der Pufferverstärker 90 derar vorgespannt, daß der Strom im Ausgangsschalter 94 um
somit in der Spule 96 nicht weiter ansteigt.
Für den Bereich hoher Drehzahlen, nämlich der Bereich von etwa 3000 bis etwa 5000 U/min, dominier
der Spulenausschaltzeit-Eingang 36. Bei sehr hoher Drehzahlen ist nicht genügend Zeit im Maschinenzyklu·
ίο vorhanden, um die konstante Verweilzeit aufrechtzi er
halten, die notwendig ist, um 100 mj in der Spulene (er
gie zu erreichen. Deshalb spricht der servogesteueru Verweilzeitgenerator 26 auf Amplitudenimpulse an, urr
einen festen Verweilwinkel zu erreichen, desser Verweilzeit 75% des Maschinenzyklus einnimmt.
Bei Anlaßgeschwindigkeiten oder Leerlaufdrehzah len, nämlich bei Drehzahlen im Bereich von 30 bi:
600 U/min, wird das Ausgangssignal von dem UND Gatter 63 durch die logische Funktion »ODER« mit den
Ausgangssignal von dem servogesteuerten Verweilzeit generator 40 verknüpft, wodurch der daraus resultieren
de Verweilzeitimpuls am Ausgang 84 des ODER-Gat ters einem festen Verweilwinkel entspricht, der etwi
25% der Maschinenzykluszeit einnimmt. Der Verweil generator 28 für geringe Drehzahlen liefert konstant ar
seinem Ausgang 60 einen Impuls, dessen der Verweilzei entsprechendes Tastverhältnis 25% der Maschinenzy
kluszeit entspricht Der Drehzahldetektor 68 ermittel das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse des Reluktanz
aufnehmer* und vergleicht eine daraus abgeleitete analoge Spannung mit einer Bezugsspannung.
Sobald eine minimale Drehzahl vorhanden ist, wie sit durch die Drehzahlbezugsspannung festgelegt ist
nimmt der Ausgang 76 des Drehzahldetektors einer tiefen Ausgangspegel an, wodurch das UND-Gatter 6:
niemals zu aktivieren ist, und somit wird auf diese Weise kein Beitrag zu einem Ausgangssignal am Ausgang &
des ODER-Gatters geliefert Bei Anlaßgeschwindigkei ten oder Leerlaufgeschwindigkeiten oder allgemein be
hinreichend geringen Drehzahlen nimmt jedoch dei Drehzahldetektor an seinem Ausgang 76 einen hoher
Pegel an, wodurch über das UND-Gatter 63 da« Ausgangssignal des Verweilgenerators für geringe
Drehzahlen direkt dem zweiten Eingang 82 des 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 Rückführgenera-
so tors zuführt, in der Weise an, daß das System abgeschaltet wird Ein unveränderlicher Ausgang 84 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. Ι)ι.τ (,) Ausgang 170 des Flip-Flops 168 weist
den Sei vovcrweil/citgcneratorausgang 40 auf.
Der Rückstclleingang 174 des Ilip-Ilops 168 wird mit
dem Ausgang eines Komparators 178 verbunden, dessen Invertiereingang 188 zunächst mit dem Kollektor
eines Küekstelltransislors 184 und weiterhin mit einem Zeitsteucrkondensalor 180 verbunden ist. Der
Kondensator 180 wird durch den Strom von dem Stromgenerator 184 getrieben, der mit einem Vorspannungspolential
verbunden ist. Der Kondensator 180 nimmt eine linear ansteigende Spannung an, bis der
ζί-Ausgang 186 des Flip-Flops 168 auf einen hohen
Pegel umschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rückslelltransisior 184 aktiviert, wodurch der Kondensator
180 auf Erdpotenlial entladen wird.
Der nichl-invcrticrendc Hingang 190 des Komparators
178 wird über eine erste Diode 191 mit einem ersten Integrator 192 verbunden, wird über eine zweite Diode
193 mit einem /weiten Integrator 194 verbunden und wird über einen Summicrwidcrstand 1% mit dem
Hrdpotcntial verbunden. Die Dioden 191 und 193 wirken als ein lineares logisches ODER-Gaticr mit zwei
Hingängen, wodurch entweder der Ausgang des ersten Integrators 192 oder der Ausgang des zweiten
Integrators 194 der Spannungsslcucrklemmc des monostabilcn spannungsgestcuerten Multivibrators 160
zugeführt wird.
leder Integrator 192, 194 wirkt als Tiefpaßfilter, wodurch die durchschnittliche Impulsbreite der Hingangsimpulse
in bezug auf ihr Tastverhältnis ermittelt wird, was mit einem Bezugswert Vn-i\ bzw. Vn-Ii
verglichen wird, wonach die Differenz verstärkt wird. Dies führt zu ^inem annähernd glciclispannungsförmigcn
Ausgang von Dioden 191, 193. welches eine Funktion des Taslverhältnisses der Impulse mit einem
hohen Verstärkungskoeffizienten ist. Wenn die Schleife geschlossen ist, und zwar beispielsweise über den
Slrombcgrcnzer-Zcitrückführimpuls, stabilisiert sich das System auf einem Wert einer Ausschallzcit. welcher
dazu führt, daß das Tastverhältnis der Strombegrenzerzeil einem vorgegebenen Bezugspegcl wie 10%
entspricht. Die tatsächliche Spulenzeitkonstante geht überhaupt nicht 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
Ausschaltzcit bildet. Diese Schleife führt dazu, daß sich das System bei einem Tastverhältnis der Ausschallzeit
stabilisiert, welches einem festen Wert entspricht, beispielsweise von 25%. Dies führt zu der festen
Verweilwinkclsteuerung bei hohen Drehzahlen. Somit ist ersichtlich, daß die Servowirkung der zwei
Rückführschleifen den Ausgangsimpuls des Multivibrators dazu bringt, daß er für vorgegebene Strombegrenzercingängc
eine bestimmte konstante Breite aufweist und für bestimmte vorgegebene Ausschaltzeiteingänge
ein bestimmtes konstantes Tastverhältnis hat.
Die Fig.3 ist ein detailliertes Schaltschcma einer
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Das Ausgangssignal 14 vom Reluktanzaufnehmer
speist einen Nulldurchgangsdeteklor 16. Der Detektor ist ein Komparator A 1 mit einer Hysteresis.
Der invertierende Eingang 200 bzw. der nicht-invcrlicrende Eingang 201 des Komparators ist jeweils auf eine
Hälfte der Spannung B + durch Vorspannungswiderstände 202—205 vorgespannt. Sechs Klammcrdiodcn
208—213 werden dazu verwendet, die Hingangssignalc auf einem bestimmten Wert zu halten, und Widerstände
215, 2i6 werden dazu verwendet, den Strom zu begrenzen, welcher dem Komparator A Ι zugeführt
wird. Hin Widerstand 220 liefert eine Rückführung für die Hysteresis.
Das Ausgangssignal von dem Nulldurchgangsdclcktor 16, welches von dem Ausgang des Komparalors A 1
abgenommen wird, hat eine Wellenformspannung 18,
to welche dem Hingang der Rauschunierdrückungsschallung
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
tiefgelcgt wird (Funkenzeit), geht der Ausgang Q des Flip-Flops 1 hoch, und der Ausgang Q wird tiefgelegt,
weil an dem entsprechenden Eingang der Pegel Null anliegt. Die Spannung am Kondensator 230 ist jedoch
auf einem logischen Pegel »1« (da Q zuvor hochgeleg' 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 Nadclimpulscs haben kann, wodurch der Komparator
A 1 möglicherweise hochgclegt werden könnte, nicht zu einer Veränderung der Ausgänge Q und (?des
Flip-Flops 1, 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 Rauschuntcrdrückungs-Echaltung 22 werden dem servogesteuertcn Verweilzcitgenerator
26 zugeführt. Der spannungsgesteuerte 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), trigger! 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
dem Kondensator 240 verbunden ist. An diesem Punkt erzeugt der Kondensator 240 eine Rampenspannung,
weiche 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 tiefgelegt wird.
t.o Der Integrator oder das Tiefpaßfilter 192, welches
einen Verstärker A3 und Zeitkonstantcn-Elemente in Form des Widerstandes 260 und des Kondensators 262
aufweist, bewirkt eine Hochgeschwindigkeitsverwcilzeit und mittelt das Spulenausschaltsignal, welches
f>5 durch einen Transistor 270 geliefert wird. Das
Ausgangs-NOR-Gatter 3 liefert das gültige Spulencinschalt-Ausgangssignal, welches der Transistor 270 für
eine ordnungsgemäße Speisung des Integrators 192
invertiert. Mine Bczugsspannung 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 ">
Zeitkonstanlenelemente auf, zu denen ein Kondensator 290 und ein Widerstand 292 gehören. Der Integrator 194
steuert die Verweilzeit vom Leerlauf bis zum Bereich hoher Geschwindigkeiten. Die Grenzzeit üm, für keinen
Strom wird gemitlelt und steht am Kollektor eines Ό Transistors 500 zur Verfügung, liin Potentiometer J02
ist in der Weise einstellbar, daß das Tastverhältnis der Slromgren/.zeit auf einen gewünschten Wert einstellbar
ist. Die Ausgangssignale der Integratoren 192 und 194 werden durch ein Paar von Dioden 191 b/.w. 193 durch
die logische Funktion »ODER« miteinander verknüpft. Das daraus resultierende Rückführsignal wird durch den
Widerstand 196 summiert und dem Invertiereingang des Verstärkers A 2 zugeführt.
Das Ausgangssignal der Rauschunterdrückungsstufe 22 wird auch durch einen Verwcilgencrator 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 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-Emitler-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-Einsehahspannung
des Schalttransistors 334 erreicht ist, wodurch der Kollektor des Transistors 324 auf einen Diodenabfall
geklammert wird. Das Endergebnis besteht darin, daß 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
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 Kollektor des Schalttransistors 334 im ersten Halbzyklus
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 weilerverarbeitet 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 Ikv.ugsdrehzahl, welche durch ein Potentiometer 550
eingestellt ist. Für Geschwindigkeiten, die geringer sind als der eingestellte Wert, ist der Ausgang des
NOR-Gatlers 6 tiefgelegt, nachdem eine anfängliche Zeitverzögerung abgelaufen ist. Der Schwellenpegel am
Potentiometer 350 wird über einen Komparator A 5 mit der anfänglichen Ranipenspannung verglichen, welche
in jedem ersten Halbzyklus auf der Seite des Stromquellentransistors 322 am Zeitsteuerkondensalor
320 erzeugt wird. Da der Rampenanstieg festgelegt ist, entspricht ein vorgegebener Schwellenpegel einer
vorgegebenen Drehzahl, wenn diese Schwelle im ersten Halbzyklus überschritten wird. Wenn die Schwelle
überschritten wird, wird der Ausgang des Komparators Λ 5 hochgelegt, wodurch ein Flip-Flop 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 gebracht 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 Λ 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-
Il
starkers A 6. Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:
L-'in Kondensator 420 wird durch den Widerstand 422
schnell auf die Spannung Ii + aufgeladen, und /war
während der Spulenausschalt/eit (d. h. der Schalttransistor
430 ist abgeschaltet), und wahrend der Spulenciiischaltzeit
ist der Schalttransistor 430 eingeschaltet, und der Kondensator 420 entlad! sich langsam über die
Widerstünde 431 und 432. Für Geschwindigkeiten, die
gleich oder größer als 50 U/min sind, wird der Kondensator 420 nicht nennenswert entladen, sondern to
liefert einen Vorspannungsstrom an eine Diode 440 über einen Widerstand 432. Die Kaihodenseite der
Diode 440 wird durch einen veränderbaren Widerstand 445 auf einem He/.ugspegei gehallen. Die Spannung am
Abgriff des Widerstandes 445 plus dem Spannungsabfall
an der Diode 440 stellt die Strombegrenzer-He/ugsspunnung dar, welche durch den Verstärker Λ 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 rückwäris vorgespannt, und der Bezugspegel klingt exponentiell auf Null
ab. Dieses langsame Abklingen vermindert den Spulenstrom allmählich und verhindert, dall während
des Stillstandes Störfunken 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 vorgegebenen Kurbelwellendrehwinkel 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, d a durch 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 Einschaltaugenblic'c 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 welche 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 Maschinenzyklus 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.
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 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, dessen 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 Temperaturschwankungen, sondern
auch erheblichen Vibrationen ausgesetzt. Diese Einflüsse führen dazu, daß die Amplitude in unerwünschter
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 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 21 24 310 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 \ rwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs näher genannten Art zu
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