DE2751450A1

DE2751450A1 - Zuendanlage, insbesondere fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2751450A1
Application number: DE19772751450
Authority: DE
Inventors: Guenter Graether; Friedrich Dipl Ing Rabus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-18
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1979-05-23
Also published as: FR2409393A1; IT1100574B; IT7829919A0

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Funkenband-Zündanlage aus der DT-OS 2 6l6 693 bekannt, bei der einmal zur Festlegung des Funkenbands ein Frequenzgenerator mit einer festen Frequenz und einem festen Tastverhältnis vorgesehen ist. Zur Erzeugung des ersten Zündfunkens ist eine getrennte Vorrichtung festgesetzt, die eine verlängerte Schließzeit erzeugt. Weiterhin ist ein Frequenzgenerator gezeigt, dessen Frequenz und Tastverhältnis von der Stromanstiegsdauer im Primärstromkreis der Zündspule abhängen. Während bei der zweiten Ausführung bei abgesunkener Versorgungsspannung unter Umständen kein Funkenband mehr erzeugt wird hat die erste Ausführungsform den Nachteil, daß der primärseitige Strom in der Zündspule zu groß werden kann, was eine unnötige Verlustleistung zur Folge hat. Die Beanspruchung der beteiligten Bauteile ist größer.

Vorteilender Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß lediglich durch Beeinflussung des Oszillators einmal der primärseitige Strom begrenzt wird und zum anderen auch bei niedriger Versorgungsspannung noch die Erzeugung eines Funkenbands gewährleistet ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit,.das Funkenband durch beliebig weitere Eingriffe ohne großen Aufwand nahezu beliebig zu beeinflussen. Dies kann unter Verwendung eines sehr einfachen Oszillators, nämlich eines astabilen Multivibrators, erreicht werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanapruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteil-

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haft ist neben dem Eingriff über einen Stromsollwert im Primärstromkreis der Zündspule ein drehzahlabhängiger Eingriff in den Multivibrator, durch den oberhalb einer bestimmten Drehzahl der erste Steuerimpuls des Oszillators auf eine konstante Pulsbreite regelbar ist. Damit kann die Ladezeit z.B. in die Zündverstellkennlinie eines elektronischen Zündverstellsystems einbezogen werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung der Erfindung

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Geberanordnung 10 mit einer vorzugsweise als Schmitt-Trigger ausgebildeten Impulsformerstufe

11 verbunden. Die Geberanordnung 10 ist in der Darstellung als induktiver Geber ausgebildet, jedoch ist z.B. auch eine Ausführung als mechanischer Unterbrecherkontakt, als Hall-Geber, als optischer Geber oder als Wiegandgeber möglich. Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist über eine Zündwinkel-Berechnungsstufe 12 mit einer Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 verbunden. Eine Zündwinkel-Berechnungsstufe

12 zur Verschiebung des Zündsignals in Abhängigkeit z.B. von den Motordaten (Drehzahl n, Saugrohrunterdruck p, Temperatur T und Drosselklappenstellung OC ) ist z.B. aus der DT-OS 2 348 352 oder aus der DT-OS 2 539 113 bekannt. Eine Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik sowie aus der DT-OS 22 44 78l,

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bzw. aus der entsprechenden US-PS 3 881 458 bekannt. Die Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ist durch einen elektrischen Schalter 14 überbrückt. Der Ausgang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ist über ein Zeitglied 15 mit dem Eingang eines UND-Gatters 16 verbunden, dessen Ausgang mit dem Steuereingang eines vorzugsweise als Transistor ausgebildeten elektrischen Schalters 17 im Primärstromkreis einer Zündspule 18 verbunden ist. In diesem, über eine mit einer Versorgungsspannungsquelle verbundenen Klemme 19 versorgten Primärstromkreis ist zwischen den elektrischen Schalter 17 und Masse ein Strommeßwiderstand

20 geschaltet. Im Sekundärstromkreis der Zündspule 18 ist eine vorzugsweise als Zündkerze ausgebildete Zündstrecke

21 geschaltet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise ein Hochspannungsverteiler vorgesehen sein.

Der Ausgang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ist weiterhin über einen Kondensator 22 mit dem Eingang eines NAND-Gatters 23 verbunden. Der Kondensator 22 bildet zusammen mit einem Widerstand 24 ein Zeitglied, wobei dieser Widerstand 24 zwischen Masse und den Verknüpfungspunkt zwischen dem Kondensator 22 mit dem NAND-Gatter 23 geschaltet ist. Weiterhin ist der Ausgang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 über eine Drehzahl-Erkennungsstufe 25 sowohl an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters 23, wie auch an den Steuereingang des elektrischen Schalters 14 angeschlossen. Die Drehzahl-Erkennungsstufe 25 besteht aus der Reihenschaltung eines Widerstands 26 mit einer Diode 27. Der Verknüpfungspunkt der Diode 27 mit dem NAND-Gatter 23 ist sowohl über einen Kondensator 28, wie auch über einen Widerstand 29 an Masse angeschlossen.

Der Ausgang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ist weiterhin mit einem Eingang eines NAND-Gatters 30 verbunden, dessen Ausgang über die Reihenschaltung eines ersten

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Inverters 31, eines ersten Kondensators 32, eines zweiten Inverters 33, eines zweiten Kondensators 34 und eines dritten Inverters 35 an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters 30 angeschlossen ist. Der Eingang des Inverters 33 ist über einen Widerstand 36 an Masse und der Eingang des Inverters 35 ist über einen Widerstand 37 an Masse angeschlossen. Die Bauteile 30 bis 37 bilden einen astabilen Multivibrator 38.

Der Eingang des Inverters 33 ist weiterhin sowohl über die Reihenschaltung einer Diode 39 mit einem Widerstand 40 mit dem Ausgang des NAND-Gatters 23, wie auch über die Reihenschaltung einer Diode 41 mit einer Schwellwertstufe 42 mit dem Spannungsabgriff des Strommeß-Widerstands 20 verbunden.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Die Signale der Geberanordnung 10 - im dargestellten Fall zwei Signale pro Umdrehung für eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine - werden in der Impulsformerstufe 11 in Rechtecksignale umgewandelt. Durch die Zündwinkel-Berechnungsstufe 12 werden diese Signale in Abhängigkeit von den sie steuerenden Parameter verschoben und liegen als Signalfolge U12 am Eingang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 an. Am Ausgang der Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 erscheint die Signalfolge U13j deren Signalbeginn jeweils um die Zeit To gegenüber der Signalfolge U12 vorverschoben ist. Diese Zeit To ist so eingestellt, daß während dieser Zeit genügend magnetische Energie in der Zündspule gespeichert werden kann, um im Zündzeitpunkt, also im wesentlichen zu Beginn eines Signals U12, einen ersten Zündfunken mit ausreichender Energie zu erzeugen. Anstelle einer Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 gemäß Fig. 1 kann in einem einfachen Fall auch ein Gebersignal verwendet werden, das um die benötigte Schließzeit gegenüber dem Zündzeitpunkt vorversetzt ist. Durch die Anstiegsflanke eines Signals UI3 wird das Zeitglied 15 getriggert und erzeugt ein Ausgangssignal U15, dessen Dauer die Funkenbanddauer vorgibt. Mit Signalende des Signals U15 wird das UND-Gatter 16 gesperrt. Diese Funkenbanddauer kann in bekannter Weise entweder eine Festzeit, eine drehzahl-

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abhängige Zeit oder eine drehwinkelabhängige Zeit sein.

Zunächst sei der Fall unterhalb einer einstellbaren Grenzdrehzahl dargestellt j bei der die Drehzahl-Erkennungsstufe 25 noch nicht anspricht, d.h. ein Ausgangssignal erzeugt, das unterhalb der Ansprechschwelle des NAND-Gatters 23 liegt. Am Ausgang des NAND-Gatters 23 liegt somit ständig ein 1-Signal an, das wegen der sperrenden Diode 39 keinen Einfluß auf den Multivibrator 38 ausüben kann.

Im Ruhezustand des Multivibrators 38 ist der Kondensator 3^ geladen und der Kondensator 32 entladen. Da kein Strom fließt entsteht auch kein Spannungsabfall an den Widerständen 36, 37> so daß an den Ausgängen der Inverter 33» 35 1-Signale liegen. Zu Beginn eines Signals U13 wechselt der Ausgang des NAND-Gatters 30 von einem 1-Signal zu einem O-Signal und der Ausgang des Inverters 31 dadurch von einem O-Signal zu einem 1-Signal. Der Kondensator 32 lädt sich auf und am Widerstand 36 entsteht durch den Ladestrom ein Spannungsabfall U36. Der Ausgang des Inverters 33 wechselt zu einem O-Signal, wodurch sich der Kondensator 3^ in negativer Richtung entlädt. Erreicht bzw. unterschreitet der abnehmende Spannungsabfall am Widerstand 36 die Ansprechschwelle A des Inverters 33> so wechselt dessen Ausgang wieder zu einem 1-Signal und der Kondensator 3^ lädt· sich auf. Der Ausgang des Inverters 35 ₅ sowie der Ausgang des Inverters 31 wechseln zu einem O-Signal. Erreicht bzw. unterschreitet der abnehmende Spannungsabfall am Widerstand 37 die Ansprechschwelle B des Inverters 35, so erfolgt wiederum eine Entladung des Kondensators 3^ und eine Ladung des Kondensators 32. Bei der am Ausgang des Inverters 31 abgenommenen Signalfolge U3I ist somit die Signallänge durch das RC-Glied 32, 36 und die Signalpause jeweils durch das RC- Glied 34, 37 festgelegt. Durch die Signale U31 wird der elektrische Schalter 17 über das UND-Gatter l6 in den stromleitenden Zustand versetzt, wodurch ein ansteigender Strom Ip im Primär stromkreis der Zündspule 18 erzeugt wird. Am Signalende jedes Signals U3I öffnet der elektrische Schalter 17, und ein Zünd-

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funke wird an der Zündstrecke 21 in bekannter Weise induziert.

Im zweiten, in Fig. 2 dargestellten Stromanstiegs-Zyklus ist der Fall dargestellt, daß der Strom Ip den durch die Schwellwertstufe JJ2 eingestellten Stromsollwert Is erreicht. Der Ausgang der Schwellwertstufe k2 wechselt zu diesem Zeitpunkt von einem 1-Signal zu einem O-Signal, wodurch ein Umschaltvorgang des Inverters 33 erzwungen wird schon bevor die Ansprechwelle A erreicht ist. Das Signal U31 wird dadurch verkürzt. Dies ist deshalb notwendig, da bei schneller Funkenfolge durch Restspeichereffekte magnetischer Energie der Stromfluß Ip beim zweiten Stromanstieg nicht mehr von Null an beginnt, sondern ab einem erhöhten Niveau.

Im dritten dargestellten Zyklus ist der Fall gezeigt, daß z.B. durch Absinken der Versorgungsspannung der Stromsollwert Is während einer durch das RC-Glied 32, 36 vorgegebenen Signaldauer nicht mehr erreicht werden kann. Die Schwellwertstufe k2 kann nicht ansprechen. Der Zündfunke wird in diesem Fall durch das Erreichen der Ansprechschwelle A des Inverters 33 durch den absinkenden Spannungsabfall am Widerstand 36 ausgelöst.

Ein vierter Zündfunke, also ein vierter Stromanstiegs-Zyklus ist im dargestellten Fall nicht mehr möglich, da das Signalende des Signals U15, durch das das Funkenband begrenzt wird, erreicht ist.

Die Drehzahl-Erkennungsstufe 25 gibt eine von der Drehzahl abhängige Ausgangsspannung ab. Diese wird dadurch erzeugt, daß der Kondensator 28 während Signalen U13 über die Glieder 26, 27 geladen und ständig über den Widerstand 29 entladen wird. Erreicht die Kondensatorspannung 28 die Ansprechwelle des NAND-

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Gatters 23, so wird dieses durchlässig für Signale des Zeitglieds 22, 24. Durch ein Signal U13 wird der Kondensator 22 geladen und am Verknüpi'ungspunkt des Kondensators 22 mit dem Widerstand entsteht ein Spannungsverlauf ähnlich dem Spannungsverlauf U36. Während des absinkenden Spannungsabfalls am Widerstand 24 wird somit am Ausgang des NAND-Gatters 23 ein O-Signal erzeugt, durch das praktisch parallel zum Ladewiderstand 26 ein zweiter Ladewiderstand 40 für den Kondensator 32 geschaltet wird. Dadurch wird der Kondensator 32 schneller geladen, die Spannung am Eingang des Inverters 33 nimmt schneller ab und die Ansprechwelle A wird früher erreicht. Es ergibt sich eine definierte Verkürzung des ersten Signals U3I, während die nachfolgenden Signale U3I in der bereits beschriebenen Weise erzeugt werden. Der erste Steuerimpuls des Oszillators wird somit oberhalb einer Grenzdrehzahl auf eine konstante, verkürzte Pulsbreite geregelt. Durch Dimensionierung der beteiligten Bauelemente entspricht diese Pulsbreite dem Wert To, so daß der erste Zündfunke zum gewünschten Zündzeitpunkt, also zu Beginn eines Signals U12 erfolgt, während unterhalb der Grenzdrehzahl der Zündzeitpunkt später erfolgen kann, im dargestellten Fall um die Zeit Tl später. Der Sinn der Anordnung besteht darin, daß bei hohen Drehzahlen einem exakten Zündzeitpunkt, dagegen bei niedrigeren Drehzahlen einer ausreichenden Zündfunken-Energie die größere Bedeutung zukommt.

Weiterhin kann durch die an der Drehzahl-Erkennungstufe 25 eingestellte Grenzdrehzahl der Kurzschlußschalter 14 betätigt werden und dadurch unterhalb dieser Grenzdrehzahl die Schließwinkel-Steuervorrichtung 13 ausgeschaltet und oberhalb dieser Grenzdrehzahl eingeschaltet werden. Die Begründung liegt wiederum darin, daß bei niedrigeren Drehzahlen ein Zündzeitpunktverzug als Folge der Energiespeicherzeit in der Zündspule noch vernachlässigbar ist. In einer einfachsten Ausführung kann die Schließwinkel-Steuervorrichtung entfallen. Der Kurzschlußschalter erübrigt sich dann ebenfalls.

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Claims

26.10.1977 Vc/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

1./Zündanlage, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mib

einer durch eine rotierende Geberanordnung gesteuerten elektronischen Vorrichtung zur Erzeugung eines aus mehreren Zündfunken bestehenden Funkenbands zu jedem Zündzeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Frequenz der elektronischen Vorrichtung ein astabiler Multivibrator (38) vorgesehen ist, dessen Frequenz und/oder Tastverhältnis durch wenigstens einen Eingriff in die Multivibratorschaltung über eine Diode (39, Hl) veränderbar ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (38) aus zwei RC-Gliedern (32, 36 bzw. 3^, 37) besteht, die über zwei invertierende Schaltglieder (33 bzw. 35, 30, 31) miteinander verbunden sind.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der invertierenden Schaltglieder ("35, 30, 31) durch Signale der Geberanordnung (10-13) steuerbar ist.

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¹I../.Zündanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Eingriff am Eingang eines invertierenden Schaltglieds (33) erfolgt.

5. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingriff bei Erreichen eines Stromsollwerts im Primärstromkreis einer Zündspule (18) erfolgt.

6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Eingriffspunkt im Multivibrator (38) zum Eingriffszeitpunkt mit Masse verbindbar ist.

7· Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Signale der Geberanordnung (10-13) ein Zeitglied (22, 24) auslösbar ist, über das ein zweiter Eingriff in den Multivibrator (38) während der Standzeit dieses Zeitglieds (22, 2*0 erfolgt.

8. Zündanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingriffspunkt und dem Ausgang des Zeitglieds (22, 2k) eine durch ein drehzahlabhängiges Signal steuerbare Torstufe (23) vorgesehen ist.

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9. Zündanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß während der Haltezeit des Zeitglieds (22, 2h) durch Zuschalten eines Schaltelements (¹IO) der Wert eines RC-Glieds (32, 36) des Multivibrators (38) veränderbar ist.

10. Zündanlage nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließwinkel-Steuervorrichtung (13) vorgesehen ist, die durch das drehzahlabhängige Signal abschaltbar ist.

11. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torstufe (l6) am Ausgang des Multivibrators (38) vorgesehen ist, die durch eine Schaltungsanordnung (15) zur Begrenzung der Punkenvanddauer steuerbar ist.

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