DE2708975A1

DE2708975A1 - Elektronische hall effekt zuendsteuereinheit mit automatischem abschaltzeitgeber

Info

Publication number: DE2708975A1
Application number: DE19772708975
Authority: DE
Inventors: Joseph J Kopera
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: Old Carco LLC
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1978-05-24
Also published as: AU2168477A; GB1560926A; IT1084017B; FR2371584A1; MX143859A; AU499305B2; US4106460A; DE2708975C2; AR213109A1; ES464270A1; JPS5377936A; SE7701755L; CA1076195A; FR2371584B1; BR7703688A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Zündsteuerungen für Verbrennungsmotoren für Automobile und insbesondere auf eine kostengünstige und zuverlässige elektronische Zündsteuerung, die von einer .geschwindigkeitsunempfindlichen HaIl-Effekt-Aufnahmevorrichtong triggerbar ist und ausgelegt ist zur Verwendung mit einer üblichen Autozündspule in einem Zündsystem induktiver Art ohne Ballastwiderstand.

Bekannte Arten von Zündsteuerungen mit einigen der oben genannten Charakteristiken werden offenbart durch die US-Patentschriften 3 705 988, 3 861 370, 3 875 920 und 3 ?06 920, jedoch sieht keine dieser bekannten Vorrichtungen einen Schutz für die Zündspule vor Beschädigung aufgrund eines zu großen Stromes vor, der für einen zu langen Zeitraum gezogen werden kann, wie es bei einem blockierten Motor oder bei verzögerten Startbedingungen eintreten kann.

Diο Erfindung soll diesen Nachteil in derartigen Zündsystemen vermeiden, die keine Ballastwiderstände verwenden, und weist andere Vege auf, um eine einfache, zuverlässige und kostengünstige elektronische Zündsteuerung zu liefern.

Zur Verwirklichung der oben genannten und verwandter Aufgaben sieht die Erfindung eine durch eine Hall-Effekt-Sonde gesteuerte elektronische Zündsteuerung vor, die einen automatischen Abschaltzeitgeber aufweist und erfaßt, ob die Steuerung in einem Leitzustand ist, der es ermöglicht, daß die Zündspule von der elektrischen Stromquelle des Kraftfahrzeuges versorgt wird. Der Abschaltzeitgeber dient zur Änderung des Leitungszustandes der

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Steuerung und zur Blockierung der Versorgung der Zündspule, falls die Steuerung in dem oben genannten Leitzustand für einen vorbestimmten längeren Zeitraum bleibt, der größer als die Erregungsdauer oder Einschaltzeit der Spule bei Motorkurbelumdrehungen ist· Der interne Aufbau der Steuerung veist weiterhin Schutz schaltungen für die Zündspule auf, die mit dem Ausgang verbunden sin4 sowie für den Hall-Generator oder die Triggeraufnahmevorrichtung, die an den Eingang angeschlossen ist, und für die internen Halbleiterkomponenten, die verwendet werden, um sie vor sonst auftretenden Beschädigungseinflüssen von positiven und negativen Spannungsspitzen zu schützen, die auf den elektrischen Versorgungsleitungen auftreten, weiterhin vor den schädigenden Wirkungen der Versorgungsspannung, die nachteiligerweise auf den Eingang der Steuerung gegeben werden kann, und vor dem beschädigenden Einfluß von Hochspannungen, die in der Spule induziert werden und an der Ausgangsschaltvorricfctung bei unbelasteter Spule auftreten»

Obige und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden zusammen mit der Lehre, wie sie angewendet werden soll, deutlicher aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen·

Fig. 1 ist eine schematische elektrisch· Schaltung der

' elektronischen Zündsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, und

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Figuren 2A - D sind Diagramme der Spannungen, die an den entsprechend bezeichneten Punkten in Schaltung 1 auftreten und die nützlich eind, den Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltung zu verstehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische elektrische Darstellung eines elektronischen Zündsystems 10 für einen Mehrzylinderverbren·· nungsmotor 12 mit einer Mehrzahl von Zündfunken erzeugenden Vorrichtungen 1Ί zur Zündung des Brennstoff-Luftgemisches, das in die einzelnen Motorzylinder eingegeben ist, um durch Verbrennung den Motor anzutreiben· Das Zündsystem speichert induktiv, so daß Energie von einer Niederspannungsquelle Λ6 induktiv gespeichert wird in dem Feld einer Zündspule 20, wobei ein periodisch betriebener mechanischer oder elektronischer Steuerschalter Zk die elektrische Versorgung der Primärvindung 21 der Spule unterbricht, um das Feld zusammenbrechen zu lassen und eine H_ochspannungsenergie darin zu induzieren· Die Hochspannungsenergie wird von der Sekundärwindung 22 der Zündspule abgenommen und an den Hochspannungsausgang H geliefert und aufeinanderfolgend an die einzelnen Zündkerzen "\k dee Motors durch einen vom Motor betriebenen Verteiler 26 abgegeben·

Die Primärwindung 21 der Zündspule ist mit ihren positiven Anschluß über einen handbetätigbaren Steuer- oder Zündschalter 28 mit der Plusseite der Niedergleichspannungequelle 16 verbunden, die einen Akumulator 17 besitzt, dessen negativer An-

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Schluß an Masse liegt und der von einem Synclirongleichrichter 18 und einem zugehörigen Spannungsregler 19 aufgeladen wird. Der negative Anschluß der Zündspule, der der Primär-, und Sekundärwicklung geraeinsam ist, ist mit der negativen, an Masse liegenden Seite der Spannungsquelle 16 über den Unterbrecher oder die Steuereinheit Zk angeschlossen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine unterbrecherlose elektronische Schaltvorrichtung it't, die von einer Aufnahmevorrichtung 32 getriggert wird, die synchron mit dem Motor betrieben wird.

Der Aufnehmer 32 gehört zum Zündverteiler 26 und ist geschwindigkeitsunabhängig, wie z.B. ein Hall-Effekt-Generator oder eine Sensorvorrichtung, die eine bistabile Schaltleitfähigkeit oder Impedanzcharakteristik aufweist, wenn der Sensor 3k abwechselnd dem Einfluß einer ein Feld erzeugenden Quelle konstanter Intensität wie dem Magnetfeld eines Permanentmagneten "}6 ausgesetzt und entzogen ist. Der Magnet 36 ist dargestellt als beabstandet von der auf das Feld ansprechenden Hall-Sonde 3k durch einen Luftspalt 38, in dem ein kreisförmiges oder becherförmiges Trigger- oder Abschirmrad kO zwischengelagert ist, an dem eine Vielzahl von gleichen und umfangsmäßig beabständeten Flügeln kZ aus ferromagnetischem Material angebracht sind, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Zylinder des Motors 12 entsprechen. Das Trigger- oder Abschirmrad kO dient als ein Feldgate- oder Schaltelement und wird in seiner Drehbewegung durch den Motor mit der halben Motor- oder Kurbelwellenumdrehungszahl angetrieben, um aufeinanderfolgend einen

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metallischen Flügel oder Feldabschirmteil 42, gefolgt von einem Fenster oder einem Ausschnitt kk zwischen den stationären Magnet 36 und der Hall-Sonde Jk zwischenzulagern, die auf gegenüberliegenden Seiten des rotierenden Abschirm- oder Triggerrades kO angeordnet sind und mit ihr in dem Gehäuse dea Verteilers enthalten sind.

In der speziell dargestellten Ausführung besitzt der Motor vier Zylinder, weshalb das Abschirmrad vier Abschirmelemente oder Flügel k2 aufweist, von denen jeweils einer in jedem Quadranten des Abschirmrades für jede Zündung des Motors angeordnet ist* Die Abschirmelemente sind umfangsmäßig beabstandet, wobei zwischen dem hinteren Rand des einen Flügels und dem vorderen Rand des nächsten eine Betriebsdauer zwischen kO und 50 i» vorgesehen ist. Eine Betriebsdauer von h6 # wurde für einen Vierzylindermotor als adäquat herausgefunden, um eine Erregungsdauer vorzusehen, die genügend lang ist, um die Zündspule bei hohen Motorgeschwindigkeiten bis zu 5OOO Umdrehungen pro Minute aufzuladen, während die Steuerung und Begrenzung der Energieverteilung bei niedrigen Motorgeschwii?.-dlgkeiten einen annehmbaren Wert beibehält, ohne das ein Ballastwideretand für den Steuerer notwendig wird·

Bei einer k6 f> Abschirmung für einen Vierzylindermotor nimmt der Flügel kz einen Bogen von ki_tk° ein, und jeder Schlitz oder jedes Fenster kk hat einen Bogen von 48,6°.

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Die Hall-Sonde hat einen Plusanschluß und einen Minusanschluß, die mit P+ und 6 bezeichnet sind, die jeweils mit der Plus- und Minusseite einer Gleichspannungsquelle verbunden werden und dann zwischen einem dritten oder Ausgangsanschluß A und dessen Referenzminusanschluß G eine konstante Amplitude, insbesondere rechteckige elektrische Impulssignale liefern. Das Ausgangssignal, das am Anschluß A der Hall-Sonde erscheint, ist in Fig· 2A dargestellt und besitzt eine Impulswiederholungsrate, die in Zusammenhang steht mit dem Produkt der halben Motorumdrehungsgeschwindigkeit und der Anzahl der Motorzylinder, sie stellt eine feste Betriebsdauer oder ein Verhältnis der"EiimZeiten zu den CEin-Plus-Aus«·Zeiten in T-iermen des Verteilerwinkels oder Prozentsatzes der Zeit des Zündzyklus dar» Wenn ein Flügel kZ zwischen dem Permanentmagneten 36 und der Hall-Sonde Jk angeordnet ist, ist die Leitfähigkeit letzterer niedrig und die Spannung am Anschluß A hoch· Die Steuereinheit Zk leitet dann den Ladestrom durch die Zündspule 20· Umgekehrt, wenn die Hall-Sonde oder Hall-Vorrichtung dem Magnetfeld ausgesetzt ist, ist die Leitfähigkeit der Sonde oder des Sensors hoch, die Spannung am Anschluß A niedrig und die Zündspule bezieht keinen Strom aus der Aufladequelle .

Die elektronische Steuereinheit Zk ist ein an Masse liegendes Gehäuse mit fünf Anschlüssen, von denen drei, die mit P+, A und G bezeichnet sind, an die entsprechenden Anschlüsse der Hall-Effekt-Vorrichtung, wie dargestellt, angeschlossen werden können, währ end ein vierter Anschluß der Steuereinheit mit

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dem J2 Anschluß auf der Lastseite des Zündschalters 28 verbunden werden kann. EdLn fünfter oder Ausgangeanschluß der elektronischen Steuervorrichtung, der mit (θ) bezeichnet ist, kann mit dem negativen Anschluß (-) der Zündspule 16 verbunden werden, deren positiver (+) Anschluß dargestellt 1st als mit B+ über die Einschalt-Startkontakte R-S des

verbunden, Fahrzeugzündschalters 2$_t Die Zündspule 16 ist eine übliche Spule mit dem üblichen Verhältnis zwischen Sekundär- und Primärwicklungen von 10Ot1, wie es üblicherweise in Zündsystemen bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge verwendet wird·

Im Innenaufbau enthält die elektronische Steuereinheit Zk eine Antriebsstufe, die in einen Eingangsschalt-npn-Transistor 50 besitzt und eine Energieschaltausgangsstufe, die einen npn-Darlington-Ausgangstransistor 52 aufweist. Der Emitter des Eingangstransistors 50 ist gleichstrommäßig mit der Basis der Eingangssteuerelektrode des Ausgangstransistors 52 verbunden, dessen Kollektor mit dem Ausgangsanschluß,(θ) der Steuereinheit verbunden ist, und dessen Emitter mit der

Hasse des Gehäuses verbunden ist« Im Gegensatz zu konventionellen Zündsystemen wird kein Ballastwiderstand in dem beschriebenen Zündsystem verwendet. Der AusgangsschaJttransiεtor 52 und die Zündspule 20 liegen in Reihe direkt an der Versorgungespannung 16, wenn der Transistor 52 leitet, so daß die vollen Spannungen der Quelle 16 über der Primärwicklung 21 dor Zündspule liegt, ohne daß eine externe Strombegrenzung mit Ausnahme durch den inneren Widerstand der Spule selbst

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- 16 stattfindet.

Der Eingangstransistor 50 kann über die Versorgungsspannungsquelle in einer Schaltung angeschlossen werden, die einen niederomigen Widerstand 5k von beispielsweise 68 Ohm aufweist, der zwischen dem J2-Anschluß und dem Kollektor des Transistors 60 liegt,und einen Widerstand 56, der zwischen dem Emitter des Transistors 50 und Masse liegt« Der Basisstrom wird an den Transistor 50 über einen Spannungsteiler geliefert, der die Widerstände 58 vmd 60 beinhaltet, die in Reihe zwischen dem J2-Anschluß und dem Basisanschluß des Transistors 50 liegen. Die Widerstände 58 und 60 können beispielsweise die Werte von 750 0hm und 220 0hm haben. Die Verbindung J des Teilerwiderstands 58 und 60 ist mit dem Eingangsanschluß A der elektronischen Steuereinheit verbunden, die mit dem entsprechenden Ausgangsanschiuß der Hall-Sonde verbunden werden kann. Eine andere Schaltungsanordnung verläuft von dem Verbindungspunkt der Widerstände 58 und 60 durch die Ausgangselektroden einer spannungsoetriebenen, die Leitung unterbrechenden Vorrichtung 62, die über eine Kompensationsdiode D2 mit Hasse verbunden ist.

Die die Leitung unterbrechende Vorrichtung 62 ist eine Halbleiter schaltvorrichtung, die zusammen mit einer RC-Entladezeitgeberschaltung 70,'die einen Widerstand 72 und einen Kondensator 7k aufweist, den Abschaltzeitgeberschalter der vorliegenden E_rfindung darstellt. Vorzugsweise ist die die Spannungsleitung abschaltende Vorrichtung 62 ein programmierbarer

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UniJunetiontraneistor, dessen Steuer- oder Gateelektrode 65 über einen Widerstand 68 mit der nicht an Masse liegenden Seite der RC~Entladeschaltung 70 und der Kathode einer Isolierdiode D3 verbunden ist, deren Anode mit dem Kollektor des Transistors 60 verbunden ist·

Der Rest der Schaltung wird durch Suhaltungsschutzeinheiten gebildet, die eine Diode Ok aufweisen, die dargestellt ist als zwischen dem J2-Anschluß und Masse liegend und einen Schaltungsschutz darstellt für negative oder Umkehrspannungsspitzen, die auf den Versorgungsleitungen auftreten·

Ein Schutz der Hall-Sonde von anderen Beschädigungseffekten positiver Spannungsspitzen, die auf der B+ Versorgungsleitung auftreten, wird durch ein Abschwächungsfi-lter vorgesehen, das aus einem Widerstand 76 besteht, der intern verbunden ist mit dem J2 Anschluß und dem P+ Anschluß der elektronischen Steuereinheit, und einem Kondensator 78, der über den P+ Anschluß und Masse angeschlossen ist· Bin Kondensator 80, der über die Ano-de der Diode D1 an Masse angeschlossen ist, liefert eine Hochfrequenzunterdrückung, die die Basis des Eingangstransistors 50 schützt·

Die Diode DI ist eine Siliziumdiode, die den Eingang des Transistors 50 von anderen Beschädigungseffekten der B+ Batterie oder Ver-4orgungsspannung schützt, die schädlicher -weise an den Eingangsanschluß A der Steuereinheit gelangen,

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während die Diode D2 eine Kompensation für den Effekt des Spannungsabfalls liefert, der durch das Einfügen der Schutzdiode DI in den Eingangsschalter des Transistors 50 verursacht wird·

Die Diode D5 verbindet den Emitter des Transistors 50 und die Basis des Transistors 52 und liefert einen zusätzlichen Spannungsabfall oder eine Spannungseinstellung, um den Ausgang des Transistors 52 daran zu hindern, teilweise wieder einzuschalten, wenn die automatische Abschaltzeitgeberschaltung in Betrieb ist und den Transistor 50 und 52 nicht leitend hält« Das Hinzufügen der Diode D2 kann die Spannung am Eingang des Transistors 50 dazu bringen, ihn leicht anzusteuern, wenn PUT 62 leitend ist, und somit den Transistor 52

jedoch

wieder einzuschalten* diese Neigung wird/durch die Verwendung der Diode D5 vermieden«

Die Energieausgangsschaltstufe mit dem Darlingtonendtransistor 52 ist ebenfalls mit mehreren Netzwerken zum Schutz der Schaltung versehen einschließlich einer Spannungsspitzenrückkopplungsschaltung, die einen Kondensator 82 und einen Widerstand 84 besitzt, die in Reihe zwischen dem Kollektorausgang und dem Basiseingang des Transistors 52 liegen* Diese Schaltung unterdrückt den Streureaktanzeffekt der.Zündspule und macht einen größeren Kondensator unnötig, der sonst zwischen den Auegangselektroden des Ausgangstransistors oder Unterbrecherpunktes liegen müßte, wie er üblicherweise in früheren

809821/0521 _m _1O .

Formen von ZUndsystemen verwendet wurde« Die Teilerwiderstände 86 und 88» die zwischen den Kollektoren des Ausgangsund Ansteuertransistors 52 und 50 liegen zusammen mit einer Zenerdiode 9O₁ die wie dargestellt zwischen dem Teilerverbindungspunkt und der Basis des Transistors 52 angeschlossen ist, schützen den Ausgangstransistor 52 vor Beschädigungseffekten durch induzierte Hochspannungen, die am Kollektor des Ausgangstransistors auftreten können, wenn die Spule nicht belastet ist und der Ausgangstransistor nicht leitend» Sollte eine solche Spannung am Kollektor des Transistors 52 über die Durchbruchspannung der Zenerdiode 90 ansteigen, wenn der Transistor 52 ausgeschaltet ist, bricht die Zenerdiode durch und leitet Strom an die Basis des Transistors 52, der eingeschaltet wird und den Spannungsanstieg an seinem Kollektor begrenzt.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung besitzen

bare der programmier-/ Unijunction-Transistor 62 und die RC- ZeItgeberschaltung 70, die durch den Kondensator 74 und den Widerstand 72 gebildet wird, eine RC-Zeitverzögerungsschaltvorrichtung, die dazu dient, die elektronische Steuereinheit Zk abzuschalten und eine andauernde oder verlängerte Versorgung der Zündspule zu verhindern, die manchmal eintreten kann, z.B» venn der Motor blockiert wird·

Unter solchen Bedingungen können die Transistoren 50 und 52 in leitendem Zustand bleiben, wenn das Trägerrad die der geschwindigkoitsempfindlichen Aufnahmevorrichtung 52 in einer Stellung angehalten wird, bei der ein Abstandsflügel kZ in dem Luftspalt

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zwischen Magnet 36 und Hall-Sonsor Jk angeordnet ist· Da kein Ballastwideretand im Zündsystem vorhanden ist, mit dem die elektronische Steuereinheit verwendet wird, kann die Zündspule kontinuierlich erregt werden und zuviel Strom ziehen, was über einen längeren Zeitraum die Spule überhitzen und darauffolgend zerstören würde.

Der beschriebene Spulenabschaltzeitgeber erfasst diesen Zustand, wenn der Zündschalter 20 geschlossen ist, indem er den Leitzustand des Eingangstransistors 50 abtastet· Falls der Transistor 50 in dem oben genannten leitenden Zustand für einen vorbestimmten Zeitraum bleiben sollte, der durch die RC Entladekonstante des Zeitgebers bestimmt wird, ändert der Zeitgeber den Leitzustand des Transistors 5^C und macht so den Ausgangs- oder Endtransistor 52 nicht-leitend, um den Stromfluß durch die Zündspule zu beenden.

Der Betrieb der elektronischen Steuereinheit und der Abschaltzeitschaltung wird deutlich aus den Impulsfolgen in den Figuren 2A bis D, wobei Fig· 2A den Spannungsverlauf am Punkt A zeigt, wenn die elektronische Steuereinheit Zk von der Quelle 16 über den Zündschalter 28 versorgt wird und mit dem Hall-Effekt-Sensor Jk verbunden ist.

Venn der Motor läuft und das Trigger- oder Abschirmrad ko antreibt, soll beispielsweise zu dem. Zeitpunkt tj ein Abschirmflügel kZ in dem Luftspalt 38 zu liegen kommen, um

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das Feld des Permanentmagneten 36 von dem Hallsensorelement 3k abzuschirmen. Die elektrische Leitfähigkeit des letzteren ist dann gering und die Spannung am Punkt A ist hoch. Der Transistor 50 erhält den Basisansteuerstrom über die Widerstände 58 und 60, die ihn leitend machen und Basisansteuerstrom für den Darlingtonausgangstransistor 52 liefern, der ebenso in den leitenden Zustand schaltet· Es fließt ein Erregungsstrom durch die Primärwicklung der Zündspule, wodurch die Erregungsperiode d des Zündzyklus beginnt, während dessen die Zündspule erregt oder aufgeladen wird von der Stromoder Spannungsquelle 16, wie es in Fig. 2D gezeigt ist.

Zum Zeitpunkt t_ hat sich das Trigger- oder Abschirmrad kO um einen Winkel gedreht, so daß das Fenster oder der ausgeschnittene Teil kk darin zwischen dem Magnet 36 und Hall-Sensor 3k liegen kommt· Die Leitfähigkeit des Hall-Sensors ist dann groß und am Anschluß A der Steuereinheit liegt eine niedrige Spannung. Die Diode D1 leitet und zieht den Basisstrom vom Transistor 50 ab, iun ihn auszuschalten, wodurch sich die Spannung an seinem Kollektor auf B+ erhöht, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Dem Ausgangstransistor 52 wird dann der Basisstrom entzogen und somit wird er nichtleitend und unterbricht die Versorgung der Zündspule von der Quelle und beginnt den Antierregungsabschnit 3 des Zündzyklus· Während dieses Zeitraumes wird die Hochspannungsenergie, die in der Sekundärwicklung der Zündspule induziert wird durch das Zusammenbrechen des Feidos in der Spule an eine spezielle Zünd-

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kerze geliefert, ^ie durch den Verteiler ausgewählt wird, um den Motor zu zünden·

Während der Eingangstransistor 50 abschaltet, steigt die Spannung einem Kollektor auf die B+ Versorgungsspannung an, und der Zeitgeberkondensator 7^» der eine Kapazität von 1,5 /uF besitzt, ist in einer Aufladeschaltung mit dem

68 Ohm-Wider st and 5k verbunden, um schnell wie in Fig, 2C dargestellt aufgeladen zu werden von B+ über den Widerstand 5k und die Diode D3.

Zum Zeitpunkt t_ hat sich das Triggerrad kO um Tf /2 oder 90 gedreht gegenüber der Stellung zum Zeitpunkt t , so daß der nächste Abschirmflügel in der Drehrichtung des Triggerrades in den Luftspalt 38 der Hall-Vorrichtung zu liegen kommt. Das Hall-Sensor-Element verliert somit seine Leitfähigkeit und ermöglicht es der Spannung am Anschluß A anzusteigen, was seinerseits den Transistor 50 und somit den Darlington-Ausgangstransistor 52 einschaltet. Wenn beide Transistoren leitend sind, fällt die Spannung am Kollektor des Eingangs transistors 50 auf eine Höhe, die etwa dem Spannungsabiall über drei Dioden plus 0,3 Volt über Null entspricht undpolt die Isolierungsdiode D3 rückwärts. Der vorher aufgeladene Zeitgeberkondensator 7k beginnt dann mit der Entladung über den Widerstand 72, der einen Widerstand von 1 Megohm hat und lege ein Potential an dem Gate 65 des PUT (programmierbarer Unijunctiontransitor) 62 an, das der Entladekurve der Entladeschaltung, wie sie in Fig. 2C darge-

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stellt ist, folgt.

Die Anode 6k des POT 62 ist mit dem Teilerverbindungspunkt J der Widerstände 58 und 60 verbunden, die eine Spannung von etwa +Ί,8 Volt liefern, wenn der Transistor 50 leitend ist, und verhindert, daß der PXJT in den Leitzustand schaltet außer wenn die Steuerspannung an der Gate-Elektrode 65 um einen Diodenspannungsabfall von etwa 0,6 Volt unter die programmierte +4,8 Volt Betriebsspannung abfällt, jedoch ist die RC-Zeitkonstante der EntladeZeitgebersehaltung 72 und Jk so ausgewählt, daß sie im Verhältnis zur Erregungsperiode des Zündzyklus bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten von ungefähr 50 Umdrehungen pro Minute um einige Größenordnungen länger dauert, so daß die Zeitgebersehaltung nicht anspricht, außer wenn der Motor anhält, wie es z.B. bei einem blockierten Zustand eintritt·

Somit ist zu einem Zeitpunkt t., solange der Motor noch läuft und das Triggerrad sich noch dreht, der nächste ausgeschnittene Abschnitt kk des Triggerrades *fO, der dem Abschirmflügel folgt, im Luftspalt 38 der Hall-Vorrichtung angeordnet, um deren Leitfähigkeit anzuheben und die Spannung am Triggersignaleingangsanschluß A bis leicht über Null abfallen zu lassen. Der Eingangstransistor 50 schaltet ab und der Kondensator tk ladet sich von etwa 5 Volt wieder auf bis zu einer Spannung von B+ durch den Aufladewiderstand 50, der im Verhältnis zu dem ein-Megaolim-Entladungsschaltungswiderstand 72 niederohmig ist. Somit hat, solange der Motor läuft, die Zeitgeberschaltung

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keine Gelegenheit, auszuschalten und den PUT zu betätigen, sie wird automatisch resetet durch den Wechsel im Leitungszustand des Transistors 50, der durch die Motorrotation des Triggerrades verursacht wird.

Es soll jetzt angenommen werden, daß der Motor blockiert und stehen bleibt, wie*es zum Zeitpunkt t angegeben ist, wobei ein Flügel des Triggerrades in dem Luftspalt der Hall-Effekt-Vorrichtung zu liegen kommt. Die Spannung am Anschluß A ist dann hoch und macht den Transistor 50 leitend, so daß die Spannung an de ti sen Kollektor abfällt. Die Diode D3 wird so gepolt, daß sich der Kondensator 7^ von seinem vorher aufgeladenen B+ Zustand durch den Entladewiderstand 72 entladen kann. Da der Motor sich im blockierten Zustand befindet und das Abschirmrad sich nicht dreht, wird der Leitzustand des Transistors 50 nicht geändert und die Entladezeitgeberschaltung hat eine verlängerte Entladung bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Spannung am Gate-Anschluß des PUT 62 auf einen Wert abfällt, der um einen Diodenspannungsabfall unter der programmierten Betriebsspannung der Anode liegt. Zu diesem Zeitpunkt t schaltet der PUT ein und rastet in den Leitzustand, zieht den Basisstrom vom Transistor 50 ab und schaltet ihn aus, was wiederum ein Abschalten des Ausgangstransistors 52 bewirkt und als Ergebnis ein Abschalten des Stromflusses durch die Zündspule 20 von der Spannungsquelle 16 bewirkt.

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Das Zündsystem bleibt in diesem Zustand, wobei der PUT 62 im Leitzustand ist und der Zündschalter 28 geschlossen, bis der Motor darauffolgend gedreht wird oder wieder gestartet wird, wie es zum Zeitpunkt t angegeben ist, wenn das Abschirmrad ho wieder gedreht wird und ein Abschirmflügel k2 sich in den Luftspalt der Hall-Effekt-Sonde bewegt, um die Spannung am Funkt A zu erhöhen, wodurch der^ingangstransistor 50 wieder eingeschaltet werden kann. PUT 62 wird dann durch die Wirkung der Hall-Vorrichtung gelöscht*

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'- Q e r s e i f e

Claims

Patentansprüche

Triggerbare elektronische Steuereinheit zur Steuerung der Erregung der Zündspule eines Induktivzündsystems von einer Niederspannungsquelle, um Hochspannung an eine Zündvorrichtung eines Verbrennungsmotors anzulegen bei Triggerung der Steuereinheit von einer Triggervorrichtung, die in Synchronisation mit dem Motor angetrieben wird, gekennzeichnet durch eine erste, •teuerbare Halbleiterenergiesteuervorrichtung, die in Reihe mit der Zündspule direkt mit der Spannungsquelle verbunden werden kann, wenn die Energieschaltvorrichtung leitend ist, eine zweite steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung, die in eine* die Leitfähigkeit steuernden Verhältnis mit der ersten Schaltvorrlch-

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ORIGINAL INSPECTED

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tuns vorbanden ist and zwischen einem leitenden Zustand und einen nichtleitenden Zustand der Triggervorrichtung triggerbar ist, und eine Zeitvorzögorungsschaltvorrichtung, die mit der zweiten steuerbaren Halbleiters ehalt vorrichtung verbunden ist und im Botrieb den Leitzustand dieser Vorrichtung verändern kann und die erste steuerbare Halbleitorenergieschaltvorrichtung nichtleitend macht, wenn die zweite, steuerbare Halblei tor schaltvorrichtung im Leitzustand bleibt und die die erste steuerbare Halbleiterenergieschaltvorrichtung leitend macht für einen Zeitraum, der größer ist als die Erregungszeit des Zündzyklus bei Motorkurbelumdrehungsgeschwindigkeiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögemngsschaltvorrichtung die erste steuerbare HaIbleiterenergieschaltvorrichtung nichtleitend macht nach einem Zeltraum, der um das Mehrfache größer ist als die Erregungszeit des Zündzyklus bei Motorkurbelumdrehungsgeschwindigkeiten.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsschaltvorrichtung nach einer Verzögerung von mindestens einer Sekunde betrieben wird, um den oben genannten Leitssustand der zweiten steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung zu ändern und die erste steuerbare Halbleiterenergieschal t vorrichtung nichtleitend zu machen, falls sie sich nicht in dieser Zeit von einem leitenden in einen nichtleitenden Zustand geändert hat·

h. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitvorzögerungsschaltvorrichtung gesetzt wird, um die Zelt-

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messung dor Verzögerungsperiοde zu beginnen, wenn dio zweite steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung sich in einem Leitzustand befindet, der dio erste steuerbare Halbleiterenergieschaltvorrichtung leitend macht, und die Zeitverzögerungrsschaltvorrichtung ein Reset-Signal erhält, um den Zeitmeßvorgang zu beenden, sobald der Leitzustand der zweiten steuerbaren Halbloiterschaltvorrichtung sich gegenüber dem oben genannten Leitzustand ändert.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der zweiten steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung durch den Betrieb der Zeitverzögerungsschaltvorrichtung aufgrund des Ablaufs der Zeitverzögerungeperiode geändert wird.

6, Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zoitverzögerungsschalteinheit einen Zeitgeberkondensator besitzt, dez' Teil einer Kondensatoraufladschaltung ist, die geoignet ist, schnell von der Spannungsquelle aufgeladen zu werden, wenn die zweite steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung sich in einem nichtleitenden Zustand befindet, und der Teil einer relativ langsameren Kondensatorendladungsschaltung ist, wenn die zweite Halbleiterechaltvorrichtung sich in leitenden Zustand befindet, wobei die Aufladeschaltung eine RC-Aufladezeitkonstante besitzt, die geringer al· die Erregungsseit dee Zündaystems bei hohen Motor-Umdrehungszahl on ist, und-die Entladeschaltung eine RC-Entladezeitkonstanto besitzt, die größer als die Erregungszeit des ZUndzyklTia bei Motorumdrehungegeschwindigkeiten ist.

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7· Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Aufladazeitkonstante der Auflade schaltung um einige Größenordnungen kleiner als die RC-Entladezeitkonstante der Entladeschaltung ist.

8* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsschaltvorrichtung so angeschlossen ist, daß sie den Leitzustand am Ausgang der zweiten steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung erfaßt, und daß sie mit dem Eingang der letzteren verbunden ist, um deren Leitzustand zu ändern, wenn sie in dom genannten Leitzustand für einen Zeitraum bleibt, dor größei- als die Erregungszeit des Zündzyklus bei Motorumdrehungsgeschwindigkeiten ist,

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste steuerbare Halbleiterenergieschaltvorrichtung eingeschaltet ist, wenn die zweite steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet ist, wobei die Zeitverzögerungsschal tvorrichtung die zweite Halbleiterschaltvorrichtung abschaltet, um dio erste Halbleiterenergieschaltvorrichtung abzuschalten, um den Stromfluß durch die Zündspule zu beenden, falls die zweite und die erste Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet bleiben für einen Zeitraum, der größer als die Erregungszoit des Zündzyklus bei Motorumdrehungsgeschwindigkeiten ist.

10. Vorrichtung gntnäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung ein Transistor ist, der einen Kollektor, eine Basis und einen Emitter be-

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sitzt, und die Zeitverzögerungsschaltvorrichtung einen Zeitgeberkondensator besitzt, der mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, um schnell von der Spannungsquelle aufgeladen zu werden, wenn der zweite Transistor nichtleitend ist, ein Entladewiderstand parallel zum Zeitgeberkondensator geschaltet ist, der langsam entladen wird, wenn der zweite Transistor leitend wird, und eine dritte steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung mit ihrem Ausgang über die Basis.-Eraitter-Strecke des zweiten Transistors verbunden ist und mit ihrer Steuerelektrode an den Zeitgeberkondensator angeschlossen ist.

11· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierdiode zwischen den Kollektor des zweiten Transistors und den Zeitgeberkondensator geschaltet ist und derart gepolt ist, daß sie es dem Zeitgeberkondensator ermöglichen, sich über den Entladungswiderstand zu entladen, wenn der zweite Transistor leitend ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung eine Spannungsabieitungseirechaltvorrichtung (voltage conduction latching device) ist.

13* Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsableitungseinsohalfcvorrichtung ein programmierbarer Unijunction Transistor ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen

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Spannungsteiler, der zwischen die Basis des zweiten Transistors und einen Anschluß der elektronischen Steuereinheit angeschlossen ist und geeignet ist, mit der Hochspannungsseite der Spannungsquelle verbunden zu werden, wobei der programmierbare Unijunction Transistor mit seiner Anode an den Verbindungspunkt des Spannungsteilers und mit seinem Gate-Anschluß an die Verbindung zwischen dem Zeitgeberkondensator und der Isolierdiode angeschlossen ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Unijunction Transistor durch die Anbringung eines Niedrigspannungs-Triggersignals von der Aufnahmevorrichtung zur Steuereinheit bei Kurbel- und Motorrotation gelöscht wird.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit von einer geschwindigkeitsunempfindlichen Aufnahmevorrichtung wie z.B. einem Hall-Sensor getriggert werden kann.

17* Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit direkt in Übereinstimmung mit dem Triggersignal von der Hall-Sensor-Vorrichtung ein- und ausgeschaltet werden kann, und eine konstante Abschaltwinkelcharakteristik und einen Betriebszyklus aufweist von etwa hO bis 509ε des Zündzyklus für einen Vier-Zylinder-Verbrennungsmotor.

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18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die erste steuerbare Halbleiterenergieschaltvorrichtung geeignet ist, in Reihe mit der Zündspule direkt mit der Spannungequelle verbunden zu werden, um die volle Spannung der Quölle über die Zündspule und die erste steuerbare Halbleiterenergieschaltvorrichtung aufzunehmen ohne externe Stronbegrenzungsvorrichtung außer dem inneren Widerstand der Zündspule, wenn die erste steuerbare Halbleiterenergieschal tvorrichtung leitend ist.

19· Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Sensor-Vorrichtung ein Paar Anschlüsse besitzt zur Aufnahme der Betriebsspannung, die von der Niederspannungsquelle bezogen wird, und daß die elektronische Steuereinrichtung ein Äbschwächungsfilter besitzt, durch die die Betriebsspannung von der Spannungsquelle an die Betriebsanschlüsse der Hall-Sensor-Vorrichtung geliefert werden kann, und die die letztere vor sonst eintretenden Beschädigungseinflüssen der Spannungsübergänge, die auf den Versorgungsleitungen auftreten, schützt.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit einen Triggereingangssignalanschluß besitzt, der angeschlossen werden kann, um ein Triggersignal von der Hall-Sensor-Vorrichtung zu empfangen und eine Diode besitzt, die in einer Schaltung zwischen dem Triggereingangsanschluß und der zweiten steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung angeschlossen ist.

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21. Vorrichtung gemäß Anspruch 15t gekennzeichnet durch eine

zweite Diode, die zwischen dem Verbindungspunkt des Spannungsteilers und einem Anschluß der Steuereinheit angeschlossen ist und verbunden werden kann, um das Triggersignal von der Triggervorrichtung zu empfangen.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine dritte Diode, die zwischen dem programmierbaren Unijunction Transistor und einem Anschluß der Steuereinheit angeschlossen ist und mit der Niederspannungsseite der Quelle verbunden werden kann*

23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine vierte Diode, die zwischen dem zweiten und dem ersten Transistor liegt.

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