DE2733400A1

DE2733400A1 - Funkenzuendungssystem fuer brennkraftmotor

Info

Publication number: DE2733400A1
Application number: DE19772733400
Authority: DE
Inventors: Brian Gilbert
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-07-24
Filing date: 1977-07-23
Publication date: 1978-01-26
Also published as: IT1080057B; GB1588118A; JPS5314243A; FR2359287A1; US4183340A; DE2733400C2; JPS6211185B2; FR2359287B1

Description

COHAUSZ & FLORACK ,

PATENTANWALTSBÜRO +- ' JO4U J SCHUMANNSTR. DT . D-4OOO DÜSSELDORF

Telefon: (02 11 )6833Kb Telex: 08586513 cop A

PATENTANWÄLTE: Dipl.-lng. W. COHAUSZ ■ Dipl.-lng. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER ■ Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 20. JuIi 1977

Funkenzündungssystem für Brennkraftmotor

Die Erfindung betrifft ein Funkenzundungssystem für einen Brennkraftmotor, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System in zweckmäßiger Form zu schaffen.

Ein Funkenzundungssystem nach der Erfindung ist gekennezeichnet durch zwei Induktoren, Mittel zum Überleiten von in jedem Induktor gespeicherter Energie bei Unterbrechung des Stromflusses durch ihn zu einem gemeinsamen Funkenkreis, zwei Halbleiter-Schalteinrichtungen, die jeweils den Induktoren zugeordnet sind und den Stromfluß durch diese steuern, und eine Steuerschaltung für die Schalteinrichtungen, derart, daß dann, wenn ein normaler Funken benötigt wird, eine der Schalteinrichtungen ein- und dann ausgeschaltet wird, während dann, wenn eine verlängerte Funkenperiode benötigt wird, beide Schalteinrichtungen eingeschaltet und dann wiederholt abwechselnd so lange ein- und ausgeschaltet werden, wie der Funken benötigt wird.

Vorzugsweise ist die Steuerschaltung so eingerichtet, daß dann, wenn eine verlängerte Zündperiode benötigt wird, eine Verzögerung zwischen dem Einschalten einer der Schalteinrichtnngen und der anderen der Schalteinrichtungen eingeführt wird, wobei die eine der Schalteinrichtungen ausgeschaltet

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wird, wenn die Punkperiode beginnen soll, und die andere Schalteinrichtung atisgeechaltet wird, wenn die eine Schalteinrichtung wieder eingeschaltet wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsebeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 ein Schaltbild des Systems,

Pig. 2 ein Schaltbild einer Signalgeberschaltung, die einen

'feil des Systems bildet, und
Pig. 3a und 3b graphische Darstellungen, die Wellenformen an verschiedenen Punkten in der Schaltung seigen.

Das System weist zwei herkömmliche Zündspulen 10, 11 auf, deren Primärwicklungen 10a, 11a zwischen eine Versorgungsleitung 12 und die Kollektoren zv/eier n-p-n-Leistungstransistoren 13 bzv/. H geschaltet sind. Die Emissionselektroden der Transistoren 13, 14 sind an Masse angelegt, und deren Steuerelektroden sind durch Widerstände 15, 16 an Masse angelegt. Die Steuerelektroden der Transistoren 13, 14 sind auch durch Widerstände 17, 18 mit Ausgangsanschlüssen X, Y einer Signalgeberschaltung 19 zur Steuerung der Transistoren verbunden.

Zwei weitere n-p-n-Transistoren 20, 21 sind mit ihren Steuerelektroden durch Widerstände 22, 23 mit Anschlüssen X¹ und Y¹ der Schaltung 19 verbunden. Diese weiteren Transistoren 20 und 21 sind mit ihren Kollektoren mit den Steuerelektroden der Transistoren 13, 14 verbunden, und mit ihren Emissionselektroden sind sie an Masse angelegt. Die Steuerelektroden der Transistoren 20, 21 sind durch Widerstände 24, 25 an Masse anegelegt.

Der Signalgeber 19 wird durch einen Computer 26 gesteuert, der selbst Steuereingänge von einer Mehrzahl von Motorbetriebsgrößenwandlern erhält, beispielsweise von Wandlern, die auf die

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Motordrehzahl, auf den Kurbelwellenwinkel des "Motors, auf den Drosselklappenwinkel, auf den Sammelleitungsunterdruck, auf die Temperatur usw. ansprechen. Der Computer bestimmt die Momente, in denen deie ^xunken entstehen sollen, und er liefert auch Signale, um anzuzeigen, wenn der Stromfluß in den v/'ioklungen 10a und 11a beginnen soll und wann unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors die Funkenperioden verlängert werden sollen.

Im Normalbetrieb v/erden mir der Umformer 10 und der Transistor 13 benutzt. Bei diesen Arbeitsmodus wird der Transistor 13 zu Beginn bzw. am Ende jedes Impulses am Anschluß X der Schaltung ein- und ausgeschaltet. Das ist in Fig. 3a gezeigt.

Wenn eine verlängerte Funkenperiode benötigt wird, werden andererseits beide Transistoren 13 und 14 eingeschaltet (jedoch wird das Einschalten des Transistors 14 etwas verzögert), um einen Aufbau von Energie in den Spulen zu ermöglichen. In dem Moment, in dem ein Funken benötigt wird, schaltet ein Impulsgeber, der in die Schaltung 19 eingebaut ist, den Transistor 20 ein, um damit den Transistor 13 auszuschalten. Nach einem kurzen Intervall wird der Transistor 20 wieder ausgeschaltet, aber der Transistor 21 wird eingeschaltet. Ein solches abwechseLndes Ein- und Ausschalten der Transistoren 20 und 21 durch Impulse an den Anschlüssen X^f, Y¹ setzt sich fort, bis die Signale an den Anschlüssen X, Y aufhören.

Die Signalgeberschaltung 19 ist im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Die Schaltung hat zv/ei Eingänge vom Computer 26, die mit CON und EXT bezeichnet sind. Wie in Fig. 3a und 3b gezeigt ist, ist das Signalam CON-Anschluß normalerweise niedrig, wird aber hoch, wenn der Spulenstrom beginnen soll, und es kehrt auf niedrig zurück, wenn der Funken benötigt wird. Am EXT-Anschluß ist das Signal normalerweise niedrig, wird aber hoch, wenn eine verlängerte Funkenperiode benötigt wird, und zwar kurz nach dem Hochgehen des Signals am CON-Anschluß, und es

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wird wieder niedrig, wenn das Ende der benötigten verlängerten Entladungsperiode erreicht ist.

Der X-Ausgang der Schaltung ist von einer ^Uder-Torschaltung 31 (z.B· 1/4 einer integrierten Schaltung RCA GD 4O71B) abgeleitet, deren beide Eingangsanschlüsse jeweils mit dem CON- und EXT-Ansehluß verbunden sind und deren Ausgangsanschluß mit dem X-Anschluß verbunden ist«

Der Y-Ausgang ist vom EXT-Eingangsanschluß über eine monostabile Schaltung 32 (CD 4047A) mit einer Impulsdauer von etwa 300 iiS und eine Flipflopschaltung 33 (1/2 CD 4027B) abgeleitet. Die monostabile Schaltung 32 ist mit ihrem Eingang (Stift 8) mit dem Anschluß EXT verbunden, ihre Zeitgeberstifte (1, 2, 3) sind durch einen Widerstand 34 und einen Kondensator 35 miteinander verbunden, und ihr φ-Ausgang (Stift 11) ist mit dem ZEITGEBER-Anschluß der Flipflopschaltung 33 verbunden. Der J-Eigngangsanschluß der Flipflopschaltung 33 (Stift 6) ist mit dem EXT-Anschluß verbunden, und der R-Eingangsanschluß (Stift 4) ist über einen Inverter (1/6 CD 4O49A) mit dem EXT-Anschluß verbunden. Der Q-Ausgangsanschluß der Plipflopschaltung 33 ist mit dem Y-lnschluß verbunden. Diese Verbindungen stellen sicher, daß eine Verzögerung zwischen dem Signal am EXT-Anschluß, das hoch wird, und demjenigen am Y-Anschluß vorhanden ist, das hoch wird, tmd eine solche Verzögerung ist wünschenswert, um sicherzustellen, daß beider Verwendung beider Transistoren 13 und 14 beide sichetwa für die gleiche Dauer einschalten. Der Inverter 36 stellt die Plipflopschaltung 33 zurück, wenn das Signal am EXT-Anschluß niedrig wird.

Das X'-Signa] wird von einem CMOS-Oszillator abgeleitet, der von den Sefeignalen von den CON- und EXT-Anschlüssen beschickt wird. Dieser Oszillator ist durch eine CMOS-NÜND-Torsoh altung

37 (1/3 CD 4O23A) gebildet, wobei ein Eingangsanschluß mit dem EXT-Anschluß, ein zweiter Eingangsanschluß durcheinen Inverter

38 (1/6 CD 4049A) mit dem CON-Anschluß und ein dritter Eingangs-

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anschluß no verbunden sind, daß eine positive Rückkopplung erfolgt, was ersichtlich ist. Der Aucjajigsanschluß der NUND-Torschaltung 37 ist mit dein Eingangsanschluß eines Inverters 38 (1/6 GD 4O49A) verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit dem X'-Anschluß verbunden ist. Ein Kondensator 39 und ein Widerstand 40 in Reihe verbinden den Ausgangsanschluß des Inverters 38 mit dem dritten Eingangsanschluß der NUND-Torschaltung 37, und ein Widerstand 41 ist zwischen den Ausgangsanschluß der NUND-Torschaltung 37 und die Verbindung zwischen dem Kondensator 39 und dem Widerstand 40 geschaltet. Die Widerstände 40, 41 sorron für eine negative Rückkopplung um die ^UND-Torschaltung 37, so daß sie bestrebt ist, in einem linearen Modus zu arbeiten, wenn die Signale an ihrem ersten und zweiten Eingangsanschluß hoch sind (d.h. wenn das CON-Signal niedrig ist und das EXT-Signal hoch ist). Die posJt ive Rückkopplung über den Kondensator 39 vom In*verterausgang 38 wandelt die Anordnung in einen Rechteckwellenoszillator um, wobei der X'-Ausgang hoch wird, sobald der CON-Eingang niedrig wird, während der EXT-Eingang hoch bleibt.

Das Υ'-Ausgangssignal muß die logische Umkehrung des X¹-Signals immer dann sein, wenn das EXT-Signal hoch ist und der Oszillator 37, 38 läuft. Zu diesem Zweck ist der Y'-Ausgang von einer UND-Torschaltung 42 (1/4 CD 4081B) abgeleitet, die mit einem Eingangsanschluß über einen Inverter 43 (1/6 CD 4O49A) mit dem X'-Ausgangsanschluß und mit dem anderen Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß einer NODER-Torschaltung 44 (1/4 CD 4001A) verbunden ist. Diese NODER-Torschaltung 44 ist mit einer anderen NODER-Torschaltung 45 (1/4 CD 4001A) querverbunden, und zwar als E-S-Plipflopschalttmg, wobei die NODER-Torschaltung 45 einen Eingang vom Inverter 38 erhält und die Noder-Torcchaltung 44 einen Eingang vom Inverter 36 erhält, um die Flipflopschaltung zu stellen und zurückzustellen, die durch die NODER-Torschaltungen 44, 45 gebildet ist. Die Flipflopschaltung 44, 45 wird also durch das erste Hoch am Anschluß X' gestellt, nachdem das EXT-Signal hoch wird, und danach kann die Torschaltung 42 die invertierten

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X'-Signale passieren lassen, bis die Flipflopschaltung 44, 45 durch ein Niedrigwerden des EXT-Signals zurückgestellt wird.

Die Sekundärwicklungen der Spulen 10, 11 sind durch Dioden 27, 28 mit dem gemeinsamen Anschluß des Zündverteilers 29 verbunden, der die Zündkerzen 30 mit der Zündungsschaltung; verbindet.

Es versteht sich, daß, v/eil die benötigte Spannung zum Aufrechterhalten einer Funkenentladung geringer als die zum Entstehenlassen des Funken ist, die Spule 11 von einer kleineren Konstruktion als die Spule 10 sein kann, und die zugehörigen Ilalbleiterbauteile können für geringere Spanrouigs-, Stromstärken- und/oder Leistungswerte ausgelegt sein. Das Imptilstastverhältnis des Oszillators (37, 38) gkann kleiner als eins sein.

Es versteht sich ferner, daß anstelle des Entstehenlassens eines einzigen verlängerten Funkens im Bedarfsfall eine folge getrennter Funken erzeugt werden können. Der Effekt davon ist, daß die Funkenperiode verlängert wird.

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Claims

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Ansprüche

1., Funkenzündungssystem für einen Brennkraftmotor, g e kennzeichnet durch zviei Induktoren, Mittel zum Überleiten von in jedem Induktor gespeicherter Energie bei Unterbrechung des Stromflusses durch ihn zu einem gemeinsamen Funkenrkreis, zwei Halbleiter-Schalteinrichtungen, die jeweils den Induktoren zugeordnet sind und den Stromfluß duerch diese steuern, und eine Steuerschaltung für die Schalteinrichtungen, derart, daß dann, wenn ein normaler Funken benötigt wird, eine der Schalteinrichtungen ein- und dann ausgeschaltet wird, während dann, wenn eine verlängerte Funkenperiode benötigt wird, beide Schalteinrichtungen eingeschaltet und dann wiederholt abwechselnd so lange ein- und ausgeschaltet werden, wie der Funken benötigt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung so eingerichtet ist, daß dann, wenn eine verlängerte Funkenperiode benötigt

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wird, eine Verzögerung zwischen dem Einschalten einer der Schalteinrichtungen und der anderen der Schalteinrichtungen eingeführt wird, wobei die eine der Schalteiin*ichtun;j;en ausgeschaltet wird, worm die Funkperiode beginnen soll, und die andere Schalteinrichtung ausgeschaltet vfird, wenn die eine Schalteinrichtung wieder eingeschaltet wird.

5. System nach Anspruch 1, dadurch ,. e k e η η zeichnet , daß die Ilalbleiter-Schalteinrichtungen Transistoren sind, deren Kollektor-J^iicd onselektrodenv.'efje in Reihe mit den betreffenden Induktoren zwischen eine Stz'omversoz^ung geschaltet sind.

4. System nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Signalgeberschaltung, die .Steuerelektrodenstroin an die Transistoren liefert, v/enn ein Leiten derselben erforderlich ist.

5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei weitere Transistoren, die von der Si/jTiali-eberschaltun^ gesteuert v/erden und so eingerichtet sind, daß der Steuerelektrode strom von den erstgenannten Tr-msistoren uingeleitet v/ird, wenn diese abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalgeberschaltunc Lo^i&rexse zur Steuerung der Zuleitung von Steuerelektrodenstrow zu den erstgenannten Transistoren, einen torgeschalteten Oszillator, der zum schwingen eingerichtet ist, wenn ein abwechselndes Ein- und Ausschalten der erstgenannten Transistoren erforderlich ist, wobei der Oszillator mit der Steuerelektrode eines der weiteren Transistoren verbunden ist, dier dem einen der erstgenannten Transistoren zugeordnet ist, der ein- und ausgeschaltet wird, wenn ein nsormaler Funken benötigt wird, und einen Logikkreis aufweist, der für eine logische Umkehrung

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des Oszillatorausgan^s sor^jt und mit dem anderen der weiteren Transistoren verbunden ist.

7· System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Induktoren jeweils die Primärwicklung eines Hochstuf-Umforrners sind, dessen Sekundärwicklung durch eine Diodenanordnung mit der gemeinsamen Punkenschaltuni; verbunden ist_f

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