DE2623865A1

DE2623865A1 - Zuendanlage, insbesondere fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2623865A1
Application number: DE19762623865
Authority: DE
Inventors: Guenter Graether; Friedrich Dipl Ing Rabus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1977-12-08
Also published as: GB1537008A; FR2352962A1; IT1085225B; JPS52145642A; US4138977A

Description

zur Einstellung der Pausen zwischen zwei Steuersignalen. Die Einstellung kann dabei so erfolgen, daß die Pausen zwischen zwei Steuersignalen zum Schließen eines elektrischen Schalters im Primärstromkreis einer Zündspule kürzer sind, als die zum vollständigen Abbau der magnetischen Energie in der Zündspule benötigte Zeitspanne. Um zu verhindern, daß z.B. bei zu niedriger Versorgungsspannung die Zündung ausfällt, weil die Schwellspannung der Kippstufe nicht erreicht wird, ist zur Steuerung des elektrischen Schalters zusätzlich ein weiteres Zeitglied vorgesehen, das sowohl durch den Zündmarkengeber, wie auch durch ein Signal der Kippschaltung steuerbar ist. Dieses Zeitglied tritt bei ausreichender Versorgungsspannung nicht in Tätigkeit und gibt bei zu niedriger Versorgungsspannung einen einzigen Zündimpuls ab.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Punkenband-Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Punkenbandzündanlage aus der US-PS 3 892 219 bekannt, bei der ebenfalls zu jedem Zündzeitpunkt mehrere Zündfunken durch eine Kippschaltung erzeugbar sind. Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß bei zu niedriger Versorgungsspannung der Schwellwert der Kippschaltung u.U. nicht erreicht wird, was eine ausbleibende Zündung zur Folge hat.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Punkenband-Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das zusätzliche Zeitglied eine Notzündung bei zu niedriger Versorgungsspannung erfolgt, so daß immer wenigstens ein Zündfunken erzeugt wird.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei, eine Kippschaltung vorzusehen, die auf der Aufladung eines Kondensators über einen Widerstand durch die Versorgungsspannung beruht.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Funkenbandzündanlage, deren Funkenbandfrequenz vom primärseitigen Stromanstieg abhängt, Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und Fig. 3 als zweites Ausführungsbeispiel eine Funkenband-Zündanlage, deren Funkenbandfrequenz von der Ladegeschwindigkeit eines Kondensators, und damit von der Versorgungsspannung abhängt.

Beschreibung der Erfindung

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundener Zündmarkengeber 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 oder Hall-Geber möglich. Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist über eine monostabile Schaltstufe 12 und eine Klemme 13 mit einem Eingang eines UND-Gatters 14 verbunden. Zur Verschiebung des Zündsignals in Abhängigkeit z.B. von den Motordaten (Drehzahl, Saugrohrunterdruck, Temperatur, Dorsselklappenstellung usw.) kann auch eine in der Zeich-

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nung nicht näher dargestellte Zündverstellelektronik vorgesehen sein. Der Ausgang des UND-Gatters 14 ist über eine Klemme 15 mit dem Steuereingang eines elektrischen Schalters 16 verbunden, der vorzugsweise als steuerbarer Halbleiterschalter, insbesondere als Transistor ausgebildet sein kann. Eine mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung verbundene Klemme 17 ist über die Reihenschaltung der Primärwicklung einer Zündspule 18 mit der Schaltstrecke des elektrischen Schalters 16 und einem Strommeßwiderstand 19 an Masse angeschlossen. Die einseitig an die Primärwicklung angeschlossene Sekundärwicklung der Zündspule 18 ist über eine Zündstrecke ebenfalls mit Masse verbunden. Die Zündstrecke 20 ist bei einer Brennkraftmaschine als Zündkerze ausgebildet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise ein Hochspannungsverteiler vorgesehen sein. Soll in an sich bekannter Weise eine Hochspannungsaufstockung erreicht werden, so muß in den Sekundärkreis der Zündspule 18 noch eine Hochspannungsdiode geschaltet werden.

Der Verknüpfungspunkt zwischen der Schaltstrecke des elektrischen Schalters 16 und dem Strommeßwiderstand ist über eine Schwellwertstufe 21 und eine zweite monostabile Schaltstufe 22 mit einem weiteren Eingang des UND-Gatters 14 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang der zweiten monostabilen Schaltstufe 22 über eine dritte monostabile Schaltstufe 23 an einen dritten Eingang des UND-Gatters 14 angeschlossen. Ein zweiter Eingang der dritten monostabilien Schaltstufe 23 ist mit der Klemme 13 verbunden.

Die Wirkungsweise der in Pig. I dargestellten Zündanlage soll unter Zuhilfenahme des in Fig. 2 dargestellten Signalsdiagramms erläutert werden. Ein Signal des

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Gebers 10 wird in der Impulsformerstufe 11 in ein Rechtecksignal A umgewandelt. Dieses Signal A wird durch die monostabile Schaltstufe 12 in ein Signal B mit definierter Länge umgewandelc. Die Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 12 kann auch durch Motordaten beeinflußt werden, insbesondere von der Drehzahl. Das Signal B begrenzt die Länge des Funkenbands. Statt des Signals B kann auch das Signal A zur Begrenzung der Punkenbandlänge herangezogen werden.

Zur weiteren Erläuterung werden im folgenden die in der Digitaltechnik üblichen Begriffe 1-Signal und O-Signal eingeführt. Dabei bedeuten ein 1-Signal ein Potential, das in der Größenordnung der Versorgungsspannung liegt und ein O-Signal ein Potential, das ungefähr dem Massepotential entspricht.

Die monostabile Schaltstufe 23j an deren Ausgang im Ruhezustand ein O-Signal liegt, wird durch ein Signal B gestartet, wodurch der Ausgang von einem O-Signal auf ein 1-Signal für die Dauer der Haltezeit dieser monostabilen Schaltstufe 23 übergeht. Dieses Ausgangssignal ist im Diagramm mit C bezeichnet. Am Ausgang der monostabilen Schaltstufe 22 liegt im Ruhezustand ein 1-Signal. Dadurch liegen zu Beginn eines Signals B an sämtlichen Eingängen des UND-Gatters 14 1-Signale, und es wird ein Ausgangssignal E erzeugt, durch das der elektrische Schalter 16 geschlossen wird. Es beginnt ein Primärstrom Ip durch die Zündspule 18 zu fließen. Dieser Primärstrom fließt auch durch den Strommeßwiderstand 19, dessen Spannungsabfall am Eingang der Schwellwertstufe 21 anliegt. Ab einem bestimmten Grenzstromwert Ip schaltet die Schwellwertstufe 21 und die monostabile Schaltstufe 22 wird gestartet. Für die Dauer deren Haltezeit wechselt daher ihr Ausgang von einem 1-Signal auf ein O-Signal, wodurch am Ausgang des UND-Gatters 14 ebenfalls ein O-Signal erscheint, das den elektrischen Schalter öffnet. Der Primär-

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strom Ip fällt ab und es wird eine Sekundärspannung Us in der Sekundärwicklung der Zündspule 18 induziert, die zu einen Zündfunken an der Zündstrecke 20 führt. Nach einer festlegbaren Zeitspanne, die der Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 entspricht, wird über das UND-Gatter Ik der elektrische Schalter 16 wieder geschlossen, und der gleiche Vorgang beginnt von vorn. Er setzt sich solange fort, bis das Signalende des Signals B erreicht ist.

Nach einem erfolgten Zündfunken Us entsteht im Sekundärkreis der Zündspule 18 noch ein sogenannter Nachentladestrom Is, durch den die magnetische Energie in der Zündspule l8 wieder vollständig abgebaut wird. Die Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 ist so eingestellt, daß der elektrische Schalter 16 wieder schließt, bevor dieser Nachentladestrom Is ganz zu Null geworden ist. Es verbleibt somit eine magnetische Restenergie in der Zündspule 18. Beim Schließen des elektrischen Schalters 16 beginnt daher der Primärstrom Ip nicht mehr vom Wert Null an zu fließen, sondern mit einem der in der Spule vorhandenen Restenergie entsprechenden Strom. Der Stromfluß macht daher zunächst einen Sprung und benötigt daher eine kürzere Zeit, um wieder seinen Sollwert zu erreichen, der ausreicht, um einen genügend starken Zündfunken zu erzeugen. Dadurch werden kürzere Schließzeiten des elektrischen Schalters ermöglicht, und damit eine höhere Frequenz des Funkenbands.

Die monostabile Schaltstufe 23 stellt eine Sicherheitseinrichtung vor, die bewirken soll, daß z.B. bei zu niedriger Batteriespannung wenigstens ein Zündfunken erzeugt wird. Ist nämlich z.B. die Bätteriespannung zu niedrig, so daß der Primärstrom durch die Zündspule 18 den Schwellwert der Schwellwertstufe 21 nicht erreicht, so könnte keine Zündung erfolgen, da der Schalter 16 nicht öffnet. Für diesen Fall wechselt am Ausgang der

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moriostabilen Schaltstufe 23 das 1-Signal nach der Haltezeit dieser monostabilen Schaltstufe 23 zu einem O-Signal, was über das UND-Gatter IH zu einem Öffnen des Schalters 16 und damit zu einem einzigen Zündfunken führt. Im Normalfall, d.h. bei genügend hoher Versorgungsspannung und damit genügend hohen Primärstrom durch die Zündspule 18, tritt die monostabile Schaltstufe 23 nicht in Tätigkeit, da ihre Haltezeit Tl länger ist als die Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 und langer als die erste Stromanstiegs zeit durch die Primärwicklung der Zündspule 18. Diese monostabile Schaltstufe 23 wird daher im Normalfall jeweils vor der Beendigung der Haltezeit immer wieder neu gestartet.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel stellt eine besonders vorteilhafte und einfache Ausführung einer Kippschaltung dar. Die""Klemme 17 ist jetzt über die Reihenschaltung einer Kompensationsdiode 25 mit zwei Widerständen 26, 27 an Masse angeschlossen. Weiterhin ist die Klemme 17 über die Reihenschaltung eines Ladewiderstands 28, der Emitter-Kollektor-Strecke eines PNP-Transistors 29 und einem Ladekondensator 30 ebenfalls an Masse angeschlossen. Der Verknüpfungspunkt zwischen den beiden Widerständen 26, 27 ist mit der Basis des Transistors 29 verbunden. Der Kollektor des Transistors 29 ist über die Reihenschaltung der Schwellwertstufe 21 mit der monostabilen Schaltstufe 22 an einem Eingang des UND-Gatters 14 angeschlossen. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters ist mit der Klemme 13 und der Ausgang des'UND-Gatters Ik mit der Klemme 15 verbunden. Die weitere Beschaltung der beiden Klemmen 13, 15 entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Ausgang der monostabilen Schaltstufe 22 ist über eine Umkehrstufe 31 ^an die Basis eines NPN-Transistors 32 angeschlossen, dessen Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors 29 und dessen Emitter mit Masse verbunden ist.

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Die Wirkungsweise des in Pig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels hat mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam, daß die Öffnungszeit des elektrischen Schalters 16 ebenfalls durch die Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 gegeben ist. Bezüglich der Dauer dieser Haltezeit gelten die im ersten Ausführungsbeispiel darüber gemachten Ausführungen. Die Schließzeit des elektrischen Schalters 16 wird statt über den Stromanstieg im Primärkreis der Zündspule jetzt durch den Spannungsanstieg im Kondensator 30 festgelegt. Dieser Spannungsanstieg ist allerdings ebenfalls durch die Größe der Versorgungsspannung an der Klemme 17 gegeben. Durch die Widerstände 26, 27 wird die Basis des Transistors 29 auf ein Potential gelegt, das ihn stromleitend macht. Der Kondensator 30 wird daher über den Widerstand 28 aufgeladen. Die Diode 25 dient dabei der Kompensation der Basis-Emitter-Diode des Transistors 29· Der Spannungs anstieg im Kondensator 30 dauert solange, bis der Schwell wert der Schwellwertstufe 21 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die monostabile Schaltstufe gestartet, deren Ausgangssignal von einem 1-Signal zu einem O-Signal wechselt. Durch dieses O-Signal wird einmal über die Umkehrstufe 31 der zunächst gesperrte Transistor 32 stromleitend, wodurch der Kondensator 30 entladen wird, und zum anderen über das UND-Gatter 14 der elektrische Schalter 16 für die Dauer der Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 geöffnet. Dieses Öffnen führt zur Auslösung der Zündung, wie bereits beschrieben. Während der Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 fließt der Strom über den Widerstand 28 und den Transistor 29 über den Transistor 32 nach Masse ab. Nach Beendigung der Haltezeit der monostabilen Schaltstufe 22 sperrt der Transistor 32 wieder und die Ladung des Kondensators 30 erfolgt vom neuen.

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Im einfachsten Fall könnten die Bauteile 25, 26, 27, 29 entfallen, wodurch der Kondensator 30 direkt über den Widerstand 28 aufgeladen werden würde. Die Bauteile 25, 26, 27, 29 erbringen jedoch eine größere Linearität in der Abhängigkeit der Versorgungsspanung von der Ladezeit des Kondensators 30. Dies erfolgt durch spannungsabhängiges Ansteuern der Basis des Transistors 29 über den Spannungsteiler 26, 2J.

Eine Sicherheitsvorrichtung mit Hilfe der monostabilen Schaltstufe 23, wie sie in Fig. 3 nicht dargestellt ist, kann vorteilhaft auch in diesen zweiten Ausführungsbeispiel in analoger Weise vorgesehen sein.

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Claims

Ansprüche

, 1. Zündanlage₃ insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Zündspule, in deren Primärstomkreis ein elektrischer Schalter und in deren SekundärStromkreis wenigstens eine Zündstrecke geschaltet ist und mit einer Zündsteuerungsvorrichtung zur Steuerung des elektrischen Schalters_sin der eine Kippschaltung mit einem eingebauten Zeitglied vorgesehen ist zur Erzeugung mehrerer Zündfunken zu jeden Zündzeitpunkt, der durch einen Zündmarkengeber vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des elektrischen Schalters (16) zusätzlich ein weiteres Zeitglied (23) vorgesehen ist, das sowohl durch den Zündmarkengeber (10) wie auchdurch ein Signal (D) der Kippschaltung steuerbar ist.
2. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kippschaltung vorgesehen ist, in der eine dem primärseitigen Stroiafluß durch die Zündspule (18) proportionale Spannung einer Schwellwertstufe (21) zuführbar ist und daß der Ausgang der Schwellwertstufe (21) über das Zeitglied (22) mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (16) verbunden ist.
3· Zündanlage^insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (30) durch einen der Versorgungsspannung proportionalen Strom aufladbar ist, daß die Kondensatorspannung einer Schwellwertstufe (21)

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zuführbar ist und daß der Ausgang der Schwellwertstufe (21) über das Zeitglied (22) mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (16) verbunden ist.
4. Zündanlage nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet ₅ daß die Stromquelle zur Aufladung des Kondensators (30) durch ein in den Ladestroinkreis geschaltetes ₃ steuerbares HaIbleiterlement (29) gebildet ist, dessen Steuereingang durch eine der Versorgungsspannung proportionale Spannung beaufschlagbar ist.
5. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche_s dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (16) verbundenen Schaltstufen (22_a 23, 10 bzw. 12) über eine logische Verknüpfungsschaltung (I^) miteinander verbunden sind.

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