DE2746885A1

DE2746885A1 - Zuendanlage, insbesondere fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2746885A1
Application number: DE19772746885
Authority: DE
Inventors: Bernd Bodig; Heinz Dipl Ing Deckern; Werner Dipl Ing Jundt; Hermann Roozenbeek; Guenther Dipl Ing Schmidt; Karl Dipl Ing Seeger; Bert Dipl Ing Wurst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2746885C2

Description

Zündanlage, insbesondere für Brennkraftmaschinen
Zusammenfassung Es wird eine Zündanlage, insbesondere für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die dazu dient, die Schließzeit eines elektrischen Schalters im Primärstromkreis einer Zündspule so zu beeinflussen, daß im Zündfunken eine konstante Energie umgesetzt wird. Der elektrische Schalter wird geöffnet, wenn der ansteigende Strom gerade das notwendige Maß zur Erzielung eines Energiefunkens mit der vorgegebenen Energie erreicht hat, um dadurch Verluste zu minimisieren. Die Zündanlage umfaßt eine Schließwinkelregelvorrichtung zur Steuerung des elektrischen Schalters im Primärstromkreis der Zündspule, die von einer Signalgebervorrichtung gesteuert wird. In dieser Schließwinkelregelvorrichtung ist eine erste Speichervorrichtung vorgesehen, deren Speicherwert durch nacheinander erfolgende, kontinuierliche Absenk- und Anhebephasen veränderbar ist, wobei eine der beiden Phasen durch die Zeitdauer eines Integrationsvorgangs zwischen zwei Schwellwerten und die andere Phase durch die Stromflußdauer im Primärstromkreis der Zündspule ab dem Erreichen eines Schwellwerts durch den Primärstrom gegeben ist. Der Speicherwert dieser ersten Speichervorrichtung wird auf ein Signal einer Signalgebervorrichtung hin auf eine zweite Speichervorrichtung übertragen, wobei der übernommene Speicherwert kontinuierlich verändert wird und bei Erreichen einer festgelegten Schwelle ein Signal abgibt, durch das der elektrische Schalter geschlossen wird (Beginn der Schließzeit) und auf ein Signal der Signalgebervorrichtung wieder geöffnet wird (Ende der Schließzeit).
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Zündanlagen aus der DT-OS 2 448 675 oder aus der US-PS 3 587 551 bekannt, bei denen ein fester Schließwinkel, z.B. durch eine Geberanordnung vorgegeben wird und bei denen zur Verminderung der Verluste in der Zündspule ab einem bestimmten Stromwert auf der Primärseite der Zündspule eine Strombegrenzung erfolgt, die verhindert, daß der Strom noch weiter ansteigt. Dadurch wird zwar eine konstante Zündenergie erreicht, jedoch treten große Begrenzungsverluste wegen der langen Dauer des hohen Stroms in der Endstufe auf. Daneben verringert die hohe Belastung der beteiligten Bauelemente deren Lebensdauer.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß unter Beibehaltung des Vorteils der konstanten Zündenergie die Verlustleistung minimisiert wird. Spannungsschwankungen, z.B. wegen des Ladezustandes der Batterie oder der Belastung des Bordnetzes, sowie Widerstandsänderungen, z.B. infolge Erwärmung, werden automatisch ausgeregelt.
Durch eine Signalgebervorrichtung wird unabhängig vom ermittelten Schließwinkel der spätest zulässige Einschaltzeitpunkt festgelegt. Dadurch wird eine Verringerung des dynamischen Fehlwinkels bei hohen Beschleunigungsvorgängen erreicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Speichervorrichtungen als digitale Zähler auszubilden, deren Zählgeschwindigkeit durch je eine Taktfrequenz festlegbar ist. Durch diese Maßnahme wird außer der Schutzbeschaltung nur ein einziger kleiner Kapazitätswert für den Taktgeber benötigt, wodurch sich das gesamte System integrieren läßt.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft, die Integrationszeitdauer in der ersten Phase durch die Stromanstiegsdauer im Primärstromkreis der Zündspule bis zum Erreichen eines festen Stromwerts vorzugeben. Die Zeitdauer der zweiten Phase beginnt dann mit dem Erreichen dieses Stromwerts und endet im Zündzeitpunkt, der durch ein Signal der Signalgebervorrichtung festgelegt ist. Diese Lösung stellt eine einfache Realisierung der Erfindung mit wenigen Bauteilen dar.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft die Zeitdauer der ersten Phase durch einen Integrationsvorgang in der zweiten Speichervorrichtung vorzugeben. Auch hier beginnt die Zeitdauer der zweiten Phase mit dem Erreichen eines festen Stromwerts im Primärstormkreis der Zündspule und endet im Zündzeitpunkt.
Diese Lösung erbringt den Vorteil, daß die Schließzeit der Zündspule bei nur teilweiser Entladung durch den Zündfunken entsprechend korrigiert wird. Es erfolgt eine Ausnutzung des Restspeichereffekts in der Zündspule durch Wahl der Zeit des konstanten Stroms als Regelgröße.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft zur Vermeidung von Verlusten im Ruhezustand eine Ruhestromabschaltung vorzusehen. Dabei wird eine dritte Speichervorrichtung vorgesehen, deren Speicherwert während des primärseitigen Stromflusses kontinuierlich veränderbar und im Zündzeitpunkt wieder auf ihren ursprünglichen Wert zurücksetzbar ist.
Dieser dritten Speichervorrichtung ist ein Komparator nachgeschaltet, der bei Uberschreiten, bzw. Unterschreiten seines Schwellwerts ein Steuersignal abgibt, durch das eine Schaltvorrichturig zur Abschaltung des primärseitigen Zündspulenstroms betätigbar ist.
Zeichnung Drei Ausführungsbeispiee der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 5 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung eines dritten Ausführungsbeispiels und Fig. 6 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels= Beschreibung der Erfindung Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Signalgebervorrichtung 10 mit einer vorzugsweise als Schmitt-Trigger ausgebildeten Impulsformerstufe 11 verbunden. Diese Signalgebervorrichtung 10 ist in der Darstellung als Hall-Geber ausgebildet, der ein entsprechend der Segmentbreite winkelkonstantes Signal liefert, jedoch ist z.B. auch eine Ausführung als Unterbrecherkontakt oder als sonstiger kontaktloser Geber möglich. Anstelle des winkelkonstanten Signals kann auch am Anfang und am Ende eines solchen Winkelsegments je ein Impuls erzeugt werden, wobei diese Impulse z.B. in einer bistabilen Schaltstufe in ein winkelkonstantes Signal umgesetzt werden können. Die Signalgebervorrichtung 10 kann auch eine Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von Parametern, insbesondere der Drehzahl, enthalten. Solche Zündzeitpunktverstellungen sind als Fliekraftregler in mechanischer Form weit verbreitet und auch in elektronischer Form als Zündzeitpuuntrechner in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist über eLe 04 Gatter 12 mit dem Steuereingang eines elektrischen Schalters 13 verbunden, der vorzugsweise als steuerbarer Halbleiterschalter, insbesondere als Transistor, ausgebildet sein kann. Zur Ansteuerung dieses Schalters 13 kann gegebenenfalls noch eine Treiberstufe vorgesehen sein. Eine mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung verbundene Klemme 14 ist über die Reihenschaltung der Primärwicklung einer Zündspule 15 mit der Schaltstrecke des elektrischen Schalters 13 sowie mit einer Strommeßvorrichtung 16, die z.B. als Strommeßwiderstand ausgebildet ist, an Masse angeschlossen. Der Verknüpfungspunkt des elektrischen Schalters 13 mit der Primärwicklung der Zündspule 15 ist über die Sekundärwicklung und eine Zündstrecke 17 ebenfalls an Masse angeschlossen.
Die Zündstrecke 17 ist bei einer Brennkraftmaschine üblicherweise als Zündkerze ausgebildet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise ein Hochspannungsverteiler vorgesehen sein.
Der dem Masseanschluß gegenüberliegende Anschluß der Strommeßvorrichtung 16 ist mit einem Eingang einer Schwellwertstufe 18 verbunden, die als Komparator ausgebildet ist. Dieser Komparatoreingang ist über eine Strombegrenzungseinrichtung 19 mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters 13 verbunden. Solche Strombegrenzungsvorrichtungen sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt und bewirken, daß ab einem bestimmten primärseitigen Stromwert in der Zündspule 15, der durch die Strommeßvorrichtung 16 erfaßt wird, der elektrische Schalter 13 so gesteuert wird, daß dieser primärseitige Strom Is nicht mehr weiter ansteigt, also begrenzt wird. Der Vergleichseingang des Komparators 18 ist mit einer'Klemme 20 verbunden, an die eine Referenzspannung S angelegt ist.
Diese Referenzspannung S ist z.B. so bemessen, daß der Komparator 18 anspricht, wenn der primärseitige Strom Is seinen halben Sollwert erreicht hat.
Der Ausgang des Komparators 18 ist mit dem Zählrichtungseingang (U/D) einer ersten, als digitaler Zähler ausgebildeten Speichervorrichtung 21 verbunden. Die Zahleneingänge dieses ersten Zählers 21 sind z.B. durch feste Verdrahtung mit einem bestimmten Zahlenwert X beaufschlagt. Dieser Zahlenwert X kann z.B. die Zahl 100 sein. Der Setzeingang S des ersten Zählers 21 ist mit einer Klemme 22 verbunden, die an die Einschaltvorrichtung für die Zündanlage angeschlossen ist. Die Zahlenausgänge des ersten Zählers 21 sind mit den Zahleneingängen einer zweiten, ebenfalls als digitaler Zähler ausgebildeten Speichervorrichtung 23 verbunden. Der Überlaufausgang M dieses als Rückwärts zähler ausgebildeten Zählers 23 ist mit dem J-Eingang eines JK-Flipflops 24 verbunden, dessen Ausgang an einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 12 angeschlossen ist. Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist an den K-Eingang des Flipflops 24 angeschlossen.
Die Zahlenausgänge des ersten Zählers 21 sind weiterhin mit Zahleneingängen eines digitalen Komparators 25 verbunden, an dessen Vergleichszahleneingängen, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, ebenfalls der Zahlenwert X angelegt ist.
Der Ausgang des Komparators 25 ist über ein UND-Gatter 26 mit dem Setzeingang des zweiten Zählers 23 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 12 ist über einen Inverter 27 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 26 angeschlossen.
Weiterhin ist der Ausgang des Inverters 27 über ein ODER-Gatter 28 an dem Sperreingang E (Enable) des ersten Zählers 21 angeschlossen. Der Ausgang des digitalen Komparators 25 ist über ein NOR-Gatter 29 an einen weiteren Eingang des ODER-Gatters 28 angeschlossen. Ein weiterer Eingang des NOR-Gatters 29 ist mit dem Ausgang des Komparators 18 verbunden.
Der Sperreingang E sowie der Rücksetzeingang R eines dritten Zählers 30 sind mit dem Ausgang des Inverters 27 verbunden.
Die Zahlenausgänge dieses dritten Zählers 30 sind mit Zahleneingängen eines zweiten digitalen Komparators 31 verbunden, dessen Vergleichszahleneingänge, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, mit der Zahl y beaufschlagt sind. Der Ausgang des Komparators 31 ist an den Steuereingang einer Schaltvorrichtung 32 angeschlossen, deren Schaltstrecke den Steuereingang des elektrischen Schalters 13 mit Masse verbindet. Die Bauteile 30 bis 32 dienen der Ruhestromabschaltung.
Durch einen Taktgenerator 33 werden die Takteingänge C der drei Zähler 21, 23, 30 jeweils mit einer Zählfrequenz beaufschlagt. Im einfachsten Fall kann es dieselbe Zählfrequenz sein, jedoch können z.B. durch Frequenzteilung auch verschiedene Frequenzen in diesem Taktgenerator 33 erzeugt werden. Der zur Erzeugung einer solchen Taktfrequenz benötigte Kondensator 311 ist als externes Bauteil zwischen den Taktgenerator 33 und Masse geschaltet. Bei genügend kleiner Dimensionierung kann dieser Kondensator 311 auch mit integriert werden, um eine vollständige Integration des Zündsystems zu ermöglichen. Die Taktfrequenz des Taktgenerators 33 dient natürlich auch in nicht dargestellter Weise zur Versorgung der übrigen digitalen Bauelemente.
Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels soll unter Zuhilfenahme des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms in folgendem erläutert werden.
Zunächst sollen jedoch die in der Digitaltechnik gebräuchlichen Bezeichnungen O-Signal und 1-Signal definiert-werden. Dabei bedeutet ein O-Signal ein Potential, das ungefähr dem Massepotential entspricht und ein 1-Signal ein Potential, das in der Größenordnung des Potentials der Versorgungsspannung liegt.
Ein Signal der Signalgebervorrichtung 10 wird in der Impulsformerstufe 11 in ein Rechtecksignal A mit einem festen Steuertastverhältnis umgewandelt. Durch dieses Signal A wird einmal das Flipflop 24 zurückgesetzt (sofern es überhaupt gesetzt war) und zum anderen über das ODER-Gatter 12 der elektrische Schalter 13 gesteuert, der für die Dauer dieses Signal ist. Dieses Signal A gewährleistet einen gewissen Mindestschließwinkel des elektrischen Schalters 13, d.h. eine Mindeststromflußdauer durch den Primärstromkreis der Zündspule 15. Der Strom Is in der Zündspule 15 steigt an bis er entweder durch die Strombegrenzungsvorrichtung 19 auf einem konstanten Wert gehalten wird oder bis er am Ende des Signals A wieder unterbrochen wird. Durch die Unterbrechung wird ein Zündimpuls an der Zündstrecke 17 erzeugt. Während der Öffnungszeit des elektrischen Schalters 13 ist der Sperreingang E des Zählers 21 über den Inverter 27 gesperrt. Durch ein Einschaltsignal für die gesamte Zündanlage wurde über die Klemme 22 der Zähler 21 auf den Wert X gesetzt. Zu Beginn eines Signales A wird die Sperrung des Zählers 21 aufgehoben und er beginnt mit seiner Taktfrequenz abwärts zu zählen, da am Ausgang des Komparators 18 ein 1-Signal anliegt. Wenn der primärseitige Strom in der Zündspule den halben Sollwert erreicht hat, wechselt der Ausgang des Komparators 18 von einem 1-Signal zu einem O-Signal und der Zähler 21 wechselt seine Zählrichtung und zählt aufwärts. Da er im ersten dargestellten Zyklus seinen ursprünglichen Wert X wieder vor dem Signalende eines Signals A erreicht, bleibt er auf diesem Zahlenwert X stehen, da zu diesem Zeitpunkt ein O-Signal am Ausgang des digitalen Komparators 25 erscheint und gleichzeitig noch ein O-Signal am Ausgang des Komparators 18 anliegt. Diese beiden Signale bewirken über das NOR-Gatter 29 ein Sperren des Zählers 21 über den Sperreingang E. Dieses O-Signal am Ausgang des digitalen Komparators 25 verhindert auch über das UND-Gatter 26 ein Setzen des zweiten Zählers 23 am Ende des Signals A.
Der zweite dargestellte Zyklus zeigt einen Beschleunigungsvorgang, der sich durch eine zeitliche Verkürzung des Signals A äußert. Am Ende dieses Signal A hat der erste Zähler 21 seinen Ursprungszahlenwert X nicht wieder erreicht, wird jedoch über den Inverter 27 zu diesem Zeitpunkt gesperrt.
Gleichzeitig wird über den Inverter 27 der Setzeingang des zweiten Zählers 23 betätigt, worauf der derzeitige Speicherwert des ersten Zählers 21 in den zweiten Zähler 23 übernommen wird. Der zweite Zähler 23 ist nun nicht mehr über seinen Sperreingang E gesperrt und beginnt abwärts zu zählen.
Wenn er seinen niedrigsten Zahlenwert erreicht, so gibt der Überlaufausgang M ein 1-Signal ab, durch das einmal der Sperreingang E dieses Zählers 23 beaufschlagt wird und zum anderen über den J-Eingang des Flipflop 24 gesetzt wird.
Durch das Signal H am Ausgang dieses Flipflops beginnt die neue, gegenüber dem Signal A vorverlegte Schließzeit des elektrischen Schalters. Diese Vorverlegung bewirkt, daß der primärseitige Stromanstieg wieder zum Sollwert führt. Im dritten Zyklus erfolgt eine Widerholung des Vorgangs, wobei der erste Zähler 21 wieder auf den gleichen Zahlenwert kommt, da sich die Drehzahl im dargestellten Beispiel nicht mehr verändert hat.
Solange also bei niedrigen Drehzahlen der Schließwinkel zu groß ist, wird der zweite Zähler 23 nicht gesetzt und es steht als Schließwinkel das Signal A der Signalgebervorrichtung 10 zur Verfügung. Ist der Schließwinkel zu klein, so hat der erste Zähler 21 einen gegenüber dem Ausgangswert verminderten Zählerstand, und es wird über den zweiten Zähler 23 die öffnungszeit vorgegeben. Diese Zeit ist umso kürzer, je niedriger der Zählerstand des ersten Zählers 21 wird.
In einer einfachen Ausführungsform kann der digitale Komparator 25 auch entfallen. Die maximale Öffnungszeit ist dann durch die Zählerkapazität begrenzt. Bei Vergrößerung der Zählerkapazität muß jedoch in Kauf genommen werden, daß die Schließzeit bei extremen Verhältnissen einmal zu kurz wird. Weiterhin kann die Strombegrenzungsvorrichtung 19 entfallen, wenn ein weiteres Ansteigen des primärseitigen Stroms über den Sollwert hinaus in Kauf genommen werden kann.
Wenn die rotierende Welle, die die Signalgebervorrichtung steuert, zu einem Zeitpunkt stehen bleibt, zu dem z.B. das Flipflop 24 gesetzt ist, so würde ein ständiger primärseitiger Strom fließen. Um dieszlr verhindern, wird während jedes Signals L, also während der Schließzeiten des elektrischen Schalters 13 der Sperreingang des dritten Zählers 30 freigegeben, worauf dieser mit der Taktfrequenz aufwärts zählt. Zu jedem Zündzeitpunkt wird dieser Zähler 30 über seinen Rücksetzeingang R wieder rückgesetzt. Der Schwellwert Y des nachgeschalteten Komparators 31 ist so bemessen, daß während des Betriebs bei keiner Drehzahl der Zählerstand des Zählers 30 diesen Schwellwert Y erreicht.
Am Ausgang dieses Komparators 31 liegt somit ständig ein O-Signal. Sollte, wie oben erläutert, die antreibende Welle während der Schließzeit stehen bleiben, so erhält der Zähler 30 kein Rücksetzsignal und sein Zählerstand N steigt über den Schwellwert Y hinaus an. Der Ausgang des Komparators 31 wechselt dann von einem O-Signal zu einem 1-Signal, worauf durch die Schaltvorrichtung 32 der Steuereingang des elektrischen Schalters 13 kurzgeschlossen wird. Dies bewirkt ein Öffenen des Schalters 13 und ein Unterbrechen des primärseitigen Stromflusses.
In dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche Bauteile mit demselben Bezugszeichen versehen und werden bei gleicher Beschaltung im folgeden nicht noch einmal beschrieben. Wie eingangs als Möglichkeit erwähnt, enthält hier die Signalgebervorrichtung 10 einen an sich bekannten Zündzeitpunktrechner 100. Dieser gibt zu Anfang und zum Ende der von ihm berechneten Schließzeit je ein Signal ab, durch das JK-Flipflop 101 gesetzt, bzw. rückgesetzt wird. Am Ausgang dieses Flipflops 101 entsteht dadurch ein Signal A, das dem Signal A im ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen entspricht. Der Eingang K des Flipflops 101 ist mit dem Eingang K des Flipflops 24 verbunden, dessen Ausgang direkt an den Steuereingang des elektrischen Schalters 13 angeschlossen ist. Der Ausgang des Flipflops 101 über ein UND-Gatter 40 mit dem J-Eingang des Flipflops 24 verbunden. Der Komparator 18 entfällt, und der Zählrichtungseingang U/D des ersten Zählers 21 ist direkt mit einem Ausgang der Strombegrenzungsvorrichtung 19 verbunden. Dieser Ausgang ist mit dem Schwellwertsignal der in dieser Strombegrenzungsvorrichtung 19 ohnehin vorhandenen Schwellwertstufe beaufschlagt. Diese Schwellwertstufe gibt ein O-Signal ab, wenn der Stromsollwert erreicht ist.
Der nicht mit dem Ausgang der Inverterstufe 27 verbundene Eingang des ODER-Gatters 28 ist an den Ausgang eines UND-Gatters 41 angeschlossen, dessen erster Eingang an den Zählrichtungseingang U/D des ersten Zählers 21 und dessen zweiter Eingang mit dem Überlaufeingang M des zweiten Zählers verbunden ist, der wie beim ersten Ausführungsbeispiel auch eine Verbindung zum Sperreingang E aufweist. Der Setzeingang des zweiten Zählers 23 ist mit dem Ausgang des Flipflops 101 verbunden. Die Zahlenausgänge des zweiten Zählers 23 sind mit Zahleneingängen eines digitalen Komparators 42 verbunden, dessen Vergleichzahleneingänge, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, mit der Zahl Z beaufschlagt sind.
Der Ausgang des Komparators 42 ist an den zweiten Eingang des UND-Gatters 40 angeschlossen.
Eine Ruhestromabschaltung 30 bis 32 sowie eine Sperrvorrichtung 25 für den zweiten Zähler 23 bei niedrigen Drehzahlen sind im zweiten Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, können jedoch vorteilhaft ebenfalls entsprechend eingesetzt werden.
Beim ersten Beginn eines Signals A sind beide Zähler 21, 23 gesperrt, da der zweite Zähler 23 über seinen Überlaufausgang M sich selbst und über das UND-Gatter 41 und das ODER-Gatter 28 den Sperreingang des ersten Zählers 21 beaufschlagt. Erreicht der primärseitige Strom der Zündspule 15 seinen Sollwert, so spricht die Strombegrenzungsvorrichtung 19 an und begrenzt diesen Strom. Gleichzeitig wechselt das Schwellwertsignal G von einem 1-Signal zu einem O-Signal und gibt den ersten Zähler 21 frei. Dieser beginnt wegen des Signals an seinem Zählrichtungseingang U/D aufwärts zu zählen bis die Zündung erfolgt und er zu diesem Zeitpunkt über den Inverter 27 und das ODER-Gatter 28 wieder gesperrt wird. Zu Beginn des nächsten Signals A wird der zweite Zähler 23 mit dem Zählerinhalt des ersten Zählers 21 gesetzt und beginnt abwärts zu zählen. Ist der Vergleichswert Z des Komparators 42 erreicht, so erscheint ein Ausgangssignal P, durch das über das UND-Gatter 40 das Flipflop 24 gesetzt wird. Dies bedeutet den Schließzeitbeginn des elektrischen Schalters 13. Eine Folge davon ist, daß der erste Zähler 21 über die Bauteile 27, 28 wieder frei gegeben wird und abwärts zu zählen beginnt, da zu diesem Zeitpunkt das Signal G als 1-Signal vorliegt. Dieser Abwärtszählvorgang dauert solange, bis der kleinste Zählerstand des zweiten Zählers 23'erreicht ist und dessen Überlaufsignal ihn selbst sowie den ersten Zähler 21 sperrt.
Eine Aufhebung der Sperre des ersten Zählers 21 erfolgt wiederum bei Erreichen des Stromsollwerts im Primärstromkreis, was ein Wechsel des Signals G von einem 1-Signal zu einen O-Signal zur Folge hat. Wie schon im ersten Ausführungsbeispiel, so ist auch hier der Zählerstand des ersten Zählers 21 zum Zündzeitpunkt ein Maß für die darauffolgende Schließzeit. Je geringer dieser Zählerstand ist, desto länger wird die Schließzeit, bzw. desto kürzer wird die Offenzeit. Die Signale G, L, P, Q, R und T in Fig. 4 zeigen im einzelnen die Signalverhältnisse an den verschiedenen Bauelementen.
Schaltungsdetails, die für das sichere Funktionieren der Schaltung gegebenenfalls erforderlich sind, sind zum Teil nicht dargestellt. So kann z.B. vorteilhaft zwischen dem Ausgang des Flipflops 101 und dem Eingang des UND-Gatters 40 ein Verzögerungsflipflop geschaltet werden, durch das das Signal um einen Takt verschoben wird. Dies dient z.B.
dazu, daß beim Zusammenfallen eines Signalendes eines Signals P und eines Signalbeginn eines Signals A kein Setzen des Flipflops 24 erfolgt.
Die Schaltung des in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels stimmt weitgehend mit der Schaltung des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels überein.
Übereinstimmende Teile der Schaltung sind daher zum Teil nicht mehr dargestellt und beschrieben. Der wesentliche Unterschied besteht in der unterschiedlichen Beschaltung des zweiten Zählers 23. Die Signalgebervorrichtung 10, bzw. die Impulsformerstufe 11, ist über ein UND-Gatter 50 mit dem elektrischen Schalter 13 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 50 ist über den Inverter 27 mit dem Setzeingang S des Zählers 23 verbunden. Die Zahleneingänge des Zählers 23 sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den Zahlenausgängen des ersten Zählers 21 verbunden.
Die Zahlenausgänge des digitalen Zählers 23 sind mit Zahleneingängen eines digitalen Komparators 51 verbunden, an dessen Vergleichszahleneingänge, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, der Zahlenwert W angelegt ist. Der Ausgang des digitalen Komparators 51 ist sowohl an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 50, wie auch an den Sperreingang des zweiten Zählers 23 angeschlossen.
Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist sowohl mit dem Zählrichtungseingang U/D des digitalen Zählers 23, wie auch mit dem Umschalteingang eines Umschalters 52 verbunden, der z.B. als Transmissions-Gatter ausgebildet sein kann. Über diesen Umschalter 52 ist der Takteingang C des zweiten Zählers 23 alternativ mit zwei Ausgängen des Taktgenerators 33 verbindbar, an denen zwei unterschiedliche Taktfrequenzen anliegen. Anstelle des digitalen Komparators 51 kann auch eine andere Dekodiersture, z.B. eine Gatterlogik, zur Erkennung des Erreichens des Zahlenwerts W eingesetzt werden.
Die Wirkungsweise des in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 6 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden.
Während das erste Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip der Schließwinkelvergrößerung arbeitet, beruht sowohl das zweite, wie auch das im folgenden beschriebene dritte Ausführungsbeispiel auf dem Prinzip der Schließwinkelverkleinerung. Darunter versteht man, daß ein vorgegebenes Winkelsignal A durch die Geberanordnung in Abhängigkeit von den jeweils erforderlichen Betriebsbedingungen verkleinert wird um einen gewünschten Schließwinkel für den elektrischen Schalter 13 zu erhalten.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird der zweite Zähler 23 auf ein Zündsignal hin über den Inverter 27 auf den derzeit anliegenden Zählerstand des ersten Zählers 21 gesetzt. Während der nun folgenden Signalpause des Gebersignals A ist der Zähler 23 auf "Aufwärtszählen geschaltet und der Umschalter 52 verbindet den Takteingang des Zählers 23 mit einer höheren Frequenz des Taktgenerators 33. Zu Beginn des nächsten Gebersignals A wird der Zähler 23 auf "Abwärtszählen" geschaltet und der Takteingang C durch Umschalten des Umschalters 52 mit einer geringeren Frequenz beaufschlagt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Frequenzverhältnis, bzw.
das Tastverhältnis 2:1. Der Abwärtszählvorgang erfolgt solange, bis der fest eingestellte Zahlenwert W am digitalen Komparator 51 erreicht ist. Das dadurch am Ausgang des Komparators 51 erzeugte Ausgangssignal sperrt einmal den Zähler 23 für weitere Zählvorgänge und erzeugt weiterhin am Ausgang des UND-Gatters 50 ein Signal, durch das der Beginn der Schließzeit des elektrischen Schalters 13 festgelegt ist. Die Schließzeit dauert bis zum Ende eines Signals A, da während einer Signalpause das UND-Gatter 50 wieder gesperrt wird. Während des primärseitigen Stromanstiegs in der Stromspule 15 erfolgt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Abwärts- und ein Aufwärtszählvorgang im ersten Zähler 21. In Fig. 6 ist wiederum ein Beschleunigungsfall dargestellt, d.h., die Signale A und die dazschenliegenden Signalpausen werden immer kürzer. Dadurch erreicht im zweiten dargestellten Zyklus der Zähler 21 nicht mehr seinen Ursprungswert X, so daß der Zähler 23 einen niedrigeren Anfangszahlenwert übernimmt, durch den der Beginn der Schließzeit früher erreicht wird. Dadurch, daß der Schließwinkel aus einer Information über das Steuer-Tastverhältnis und zusätzlich aus dem Wert des Abschaltstroms gewonnen wird, liegt eine gute Dynamik vor, ohne daß die Vorteile der Schließwinkelvergrößerung aufgegeben werden. Die gewonnene Schließzeit wird maßgeblich vom Zähler 23 beeinflußt, während der Zähler 21 nur einen kleinen Bereich überstreichen muß, um Batterieschwankungen, Steuer-Tastverhältnis-Schwankungen usw. auszuregeln.
Anstelle der Beeinflussung des Anfangszahlenwerts für den Zähler 23 durch den nndzählerstand des Zählers 21 ist augen eine Beeinflussung des Komparatorwerts W durch diesen ßndzählerstand denkbar. Diese Beeinflussung muß allerdings umgekehrt proportional erfolgen, d.h. ein verkleinerter Endzählerstand des Zählers 21 muß zu einem größeren Zahlenwert W führen, um eine früher einsetzende Schließzeit zu erreichen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf Zähler mit den angegebenen Zählrichtungen beschränkt. So kann z.B. ein Abwärtszählvorgang auch durch einen Aufwärtszählvorgang bis zu einem bestimmten Schwellwert ersetzt werden, ebenso ein Zählvorgang zwischen zwei Schwellwerten. Weiterhin kann statt eines Abwärts-Aufwärtszählvorgangs ein Aufwärts-Abwärts-Zählvorgang verwendet werden.
Auch ist eine analoge Realisierung der Schaltung dadurch äquivalent möglich, daß die Speichervorrichtung z.B. durch Kondensatoren, Takt frequenzen durch Stromquellen, Sperreingänge durch Sperrtransistorschalter und digitale Komparatoren durch analoge Komparatoren ersetzt werden.
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Claims

Ansprüche Zündanlage, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Zündspule, in deren Primärstromkreis ein elektrischer Schalter und in deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke geschaltet ist, und mit einer Schließwinkelregelvorrichtung für den elektrischen Schalter, die mit einer mit einer rotierenden Welle in Wirkverbindung stehen den Signalgebervorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließwinkelregelvorrichtung eine erste Speichervorrichtung (21) vorgesehen ist, deren Speicherwert durch nacheinander erfolgende, kontinuierliche, Absenk- und Anhebephasen veränderbar ist, daß eine der beiden Phasen durch die Zeitdauer eines Integrationsvorgangs zwischen zwei Schwellwerten und die andere Phase durch die Stromflußdauer im Primärstromkreis der Zündspule (15) ab dem Erreichen eines Schwellwerts durch den Primärstrom gegeben ist, daß der Speicherwert der ersten Speichervorrichtung (21) auf ein Signal der Signalgebervorricntung (10) hin auf eine zweite Speichervorrichtung (23) übertragbar ist, daß der übernommene Speicherwert kontinuierlich veränderbar ist und daß bei Erreichen einer festgelegten Schwelle durch den sich verändernden Speicherwert der elektrische Schalter (13) geschlossen und auf ein Signal der Signalgebervorrichtung (10) wieder geöffnet wird.
2. Zündanlage, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Zündspule, in deren Primärstromkreis ein elektrischer Schalter und in deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke geschaltet ist, und mit einer Schließwinkelregelvorrichtung für den elektrischen Schalter, die mit einer mit einer rotierenden Welle in Wirkverbindung stehenden Signalgebervorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließwinkelregelvorrichtung eine erste Speichervorrichtung (21) vorgesehen ist, deren Speicherwert durch nacheiander erfolgende, kontinuierliche, Absenk- und Anhebephasen veränderbar ist, daß eine der beiden Phasen durch die Zeitdauer eines Integrationsvorgangs zwischen zwei Schwellwerten und die andere Phase durch die Stromflußdauer im Primärstromkreis der Zündspule (15) ab dem Erreichen eines Schwellwerts durch den Primärstrom gegeben ist, daß der Speicherwert der ersten Speichervorrichtung (21) auf ein Signal der Signalgebervorrichtung (10) hin auf eine weite Speichervorrichtung (23) übertragbar ist, daß der übernommene Speicherwert zwei nacheinander erfolgende kontinuierliche Veränderungsphasen durchläuft, daß die erste Veränderungsphase durch ein weiteres Signal der Signalgebervorrichtung (10) beendet wird und daß bei Erreichen einer festgelegten Schwelle während der zweiten Veränderungsphase durch den sich verändernden Speicherwert der elektrische Schalter (13) geschlossen und auf ein Signal der Signalgebervorrrichtung (10) wieder geöffnet wird.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtungen (21, 23) als digitale Zähler ausgebildet sind, deren Zählgeschwindigkeit durch je eine Taktfrequenz festlegbar ist.
4. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der ersten Phase durch einen Integrationsvorgang über der Spannung im Primärstromkreis der Zündspule (15) bis zum Erreichen eines festen Stromwerts gegeben ist und die Zeitdauer der zweiten Phase mit dem Erreichen dieses Stromwerts beginnt und im Zündzeitpunkt endet, der durch ein Signal der Signalgebervorrichtung (10) festgelegt ist.
5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des festen Stromwerts eine Strommeßvorrichtung (16) im Primärstromkreis der Zündspule (15) und eine damit verbundene Schwellwertstufe (18) vorgesehen ist.
6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Schwellwertstufe (18) mit dem Zählrichtungseingang der als Vor-Rückwärts-Zähler ausgebildeten ersten Speichervorrichtung verbunden ist.
7. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Inbetriebnahme der Zündanlage durch ein Linschaltsignal der erste Vor-Rückwärts-Zähler (21) mit einem festen Zahlenwert (X) beaufschlagt wird.
8. Zündanlage nach Anspruch 1 sowie einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rückwärtszähler ausgebildete zweite Speichervorrichtung (23) nach jedem Zündsignal den Speicherwert der ersten Speichervorrichtung (21) übernimmt und daß bei einem festlegbaren Zählerstand der zweiten Speichervorrichtung (23) über eine Schaltvorrichtung (24) der elektriscche Schaler (13) im Primärstromkreis der Zündspule geschlossen wird.
9. Zündanlage nach Anspruch 2 sowie einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Zähler ausgebbildete zweite Speichervorrichtung (23) nach jedem Zündsignal den Speicherwert der ersten Speichervorrichtung (21) übernimmt, daß ein erster Zählvorgang bis zum Auftreten der nächsten Signalflanke der Signalgebervorrichtung (10) abläuft, daß ab dieser Flanke ein zweiter Zählvorgang in umgekehrter Zählrichtung stattfindet und daß bei einem festlegbaren Zählerstand über eine Schaltvorrichtung (50, 51) der elektrische Schalter (13) im Primärstromkreis der Zündspule geschlossen wird.
10. Zündanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zählvorgänge mit unterschiedlichen Zählfrequenzen ablaufen.
11. Zündanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzverhältnis in Abhängigkeit vom Tastverhältnis der Signalfolge der Signalgebervorrichtung (10) steht.
12. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Strombegrenzungsvorrichtung (19) für den Primärstrom der Zündspule (15) vorgesehen ist.
13. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der ersten Phase durch einen Integrationsvorgang in der zweiten Speichervorrichtung (23) gegeben ist und die Zeitdauer der zweiten Phase mit dem Erreichen eines festen Stromwerts im Primärstromkreis der Zündspule (15) beginnt und im Zündzeitpunkt endet, der durch ein Signal der Signalgebervorrichtung (10) festgelegt ist.
14. Zündanlage nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des festen Stromwerts eine Strommeßvorrichtung (16) im Primärstromkreis der Zündspule (15) und eine damit verbundene Schwellwertstufe (19) vorgesehen ist.
15. Zündanlage nach Anspruch 14, dadurch gekenzeichnet, daß die Schwellwertstufe (19) die in der Strombegrenzungsvorrichtung enthaltene Schwellwertstufe ist.
16. Zündanlage nach Anspruch 14 o 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Schwellwertstufe (19) mit dem Zählrichtungseingang der als Vor-Rückwärts-Zähler ausgebildeten ersten Speichervorrichtung (21) verbunden ist.
17. Zündanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Speichervorrichtung (23) ein digitaler Komparator (42 bzw. 51) nachgeschaltet ist, der bei Erreichen seines Schwellwerts ein Ausgangssignal abgibt, durch das über eine Schaltvorrichtung (40, 24 bzw.

50) der elektrische Schalter (13) im Primärstromkreis der Zündspule (15) schließbar ist.
18. Zündanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Schließzeit durch die Schaltvorrichtung (40, 24 bzw. 50) nur bei einem gleichzeitig anliegenden Signal der Signalgebervorrichtung (10) erfolgt.
19. Zündanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsvorgang in der zweiten, als Rückwärtszähler ausgebildeten Speichervorrichtung (23) mit dem Unterschreiten des Komparatorschwellwerts beginnt und bei einem festen Zählerstand endet und daß eine logische Verknüpfungsschaltung (41, 28) vorgesehen ist, die während des Integrationsvorgangs eine Veränderung des Speicherzustands der ersten Speichervorrichtung (21) zuläßt.
20. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperreinrichtung (25) vorgesehen ist, die bei gleichzeitigem Auftreten eines Setzsignals für die zweite Speichervorrichtung (23) und des Ausgangsspeicherwerts (X) der ersten Speichervorrichtung (21) eine Übertragung desselben auf die zweite Speichervorrichtung (23) verhindert.
21. Zündanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (25) ein Komparator ist, dessen Vergleichseingänge mit dem Ausgangsspeicherwert (X) und dem jeweiligen Speicherwert der ersten Speichervorrichtung (21) beaufschlagt sind, und dessen Ausgangssignal auf den Setzeingang der ersten Speichervorrichtung (23) einwirkt.
22. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mindestschließzeit direkt durch den Signalgeber (10) über eine ODER-Verknüpfung (12) gegeben ist.
23, Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ruhestromabschaltung im Primärstromkreis der Zündspule (15) eine dritte Speichervorrichtung vorgesehen ist, deren Speicherwert während des primärseitigen Stromflusses kontinuierlich veränderbar und im Zündzeitpunkt wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurücksetzbar ist und daß dieser dritten Speichervorrichtung (30) ein Komparator (31) nachgeschaltet ist, der bei Überschreiten bzw. Unterschreiten seines Schwellwerts ein Steuersignal abigbt, durch das eine Schaltvorrichtung (32) zur Abschaltung des primärseitigen Zündspulenstromes betätigbar ist.
24. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als integrierter Baustein.