DE2812291A1

DE2812291A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2812291A1
Application number: DE19782812291
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Hoehne; Gerhard Dipl Ing Soehner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1979-10-04
Anticipated expiration: 1998-03-22
Also published as: US4267813A; DE2812291C2; FR2420664B1; DE2812291C3; FR2420664A1

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptänspruchs. Es ist schon eine solche Zündanlage mit einer Schließwinkelsteuerung aus der DE-OS 2 2kH 78I bekannt, bei der sich der Schließwinkel in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert . Bei einer Drehzahländerung, die aufgrund einer Beschleunigung auftritt, ändert sich der Schließwinkel stetig und zwar auf die Weise, daß jeweils eine Drehzahlinformation "während eines Zündzyklus zur Korrektur des Schließwinkels für den nächsten Zyklus dient. Bei starken Beschleunigungsvorgängen kann durch dieses Nachhinken der Schließwinkelveränderung ein zu kleiner Schließwinkel auftreten, was zu einer verminderten Zündenergie führt. Dies ist jedoch gerade bei Beschleunigungsvorgängen unerwünscht.

Vorteile—der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei Auftreten einer Beschleunigung der Schließwinkel sprunghaft vergrößert wird, vorzugsweise auf seinen maximalen Wert, der "durch eine verbleibende minimale Offenzeit begrenzt ist. Der Stromfluß durch die Zündspule wird zwar dadurch zu hoch, bzw. dauert bei einer Strombegrenzung zu lang, eine ausreichende Zündenergie ist jedoch gewährleistet, was bei Be-"S-chleunigungsvorgängen besonders wichtig ist.

Durch die in den Unteransprüchen und Nebenansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist es, zur Beschleunigungserkennung ein in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Geberanordnung veränderliches und sich zyklisch wiederholendes elektrisches Signal zu erzeugen, mit diesem/Signal ein Zeitglied auszulösen, am Ende der Haltezeit des Zeitglieds den zu diesem Zeitpunkt

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vorliegenden Signalwert des veränderlichen Signals in einer Speichervorrichtung zu speichern, einen Komparator vorzusehen zum Vergleich des gespeicherten Signalwerts mit einem zu einem entsprechenden Zeitpunkt des darauffolgenden Zyklus vorliegenden Signalwerts sowie bei Abweichung dieser Werte voneinander um mehr als einen vorgebbaren Prozentsatz ein Schließwinkel-Auslösesignal zu erzeugen.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, einen Komparator vorzusehen zum Vergleich des veränderlichen oder sich zyklisch wiederholenden Signals mit dem Ausgangssignal einer Integrierstufe mit nacheinander wechselnder Integrationsrichtung, wobei die Integrationszeit in eine der Integrationsrichtungen durch die Haltezeit des durch ein Gebersignal triggerbaren Zeitglieds festlegbar ist und wobei das Ausgangssignal des Komparators jeweils die Schließzeit festlegt. Diese Maßnahmen dienen als Ausgestaltung der Erfindung für den statischen Betrieb sowie im Verzögerungsfall, sie haben jedoch auch selbständige Bedeutung und können auch ohne Beschleunxgungserkennung vorteilhaft eingesetzt werden. Mit diesen Maßnahmen ist eine günstige Steuerung und/oder Regelung durch Beeinflussung der Integrationskonstanten für die Integrierstufe möglich. Diese Beeinflussung kann aufgrund eines RegeIvorgangs, insbesondere einer Stromregelung in der Zündspule, erfolgen; es ist jedoch auch eine Steuerung durch andere Parameter der Brennkraftmaschine möglich.

Zeichnung

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

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Besehreibung der Erfindung

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine als Rampengeber ausgebildete Geberanordnung 10 über einen yorzugsvieise als Differenzverstärker ausgebildeten Linearverstärker 11 mit dem Triggereingang eines vorzugsweise als /monostabiler Multivibrator ausgebildeten Zeit-.glieds 12 verbunden. Ein solcher Rampengeber 10 erzeugt über.einen bestimmten Drehwinkel einer vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Geberscheibe 100 eine linear ansteigende Spannung. Bei höheren Drehzahlen erfolgt entsprechend ein schnellerer Spannungsanstieg. Ein solcher Spannungsanstieg kann durch :geometrische Ausgestaltung von Gebersegmenten 101 erfolgen^ die; an einem z.B.; als Hall-Element ausgebildeten Aufnehmer .102 vorbeigeführt werden. Solche Rampengeber wurden bereits in den deutschen Patentanmeldungen 2 726 132.1 und -.2 7O3O 3O9.9vorgeschlagen.

Der Ausgang des Zeitglieds 12 ist sowohl mit dem Speicherbefehlseingang einer Sample-and-HoId-Schaltung 13, wie auch mit einem Eingang eines UND-Gatters 14 sowie einem Steuereingang einer .Integrierstufe 15 verbunden. Der Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung 13 ist mit einem Eingang;eines ersten Komparators l6 verbunden, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des Linearverstärkers 11 angeschlossen ist. Dieser das verstärkte Rampensignal des Rampengebers 10 führende Ausgang des Linearverstärkers 11 ist weiterhin mit der Sample-and-HoId-Schaltung 13,: einem Eingang eines zweiten.Komparators 17 sowie einem .Eingang einer; z.B. als Schmitt-Trigger ausgebildeten Impuls former stufe 18 verbunden. Der Ausgang des Komparators 16 ist über eine z.B. als Transistor ausgebildete Torstufe19 sowohl mit einem Eingang eines ersten ODER-Gatters 20 sowie mit einem Eingang eines zweiten ODER-Gatters 120 verbunden. Der Ausgang des Komparators l6

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ist über ein UND-Gatter 14 mit einem zweiten Eingang des zweiten ODER-Gatters 21 verbunden, dessen Ausgang an den Steuereingang der Torstufe 19 angeschlossen ist. An v/eitere Eingänge des ODER-Gatters 20 sind die Ausgänge der Impulsformerstufe 18 sowie des zweiten !Comparators 17 angeschlossen. Der Ausgang dieses ODER-Gatters 20 ist mit dem Steuereingang einer an sich bekannten Zündungsendstufe 22 verbunden, die üblicherweise aus einem Leistungstransistor 220 im PrimärStromkreis einer Zündspule 221 besteht, in deren SekundärStromkreis wenigstens eine, bei einer Brennkraftmaschine als Zündkerze ausgebildeten Zündstrecke 222 geschaltet ist. Eine solche Zündungsendstufe 22, der bei Bedarf noch Tr'eiberstufen vorgeschaltet werden können, ist z.B. aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. In den Primärstromkreis der Zündspule 221 i.st weiterhin noch ein Strommeßwiderstand 23 geschaltet, dessen Spannungsabgriff mit einem Eingang eines dritten !Comparators 24 verbunden ist, an dessen zweiten, an eine Klemme 25 angeschlossenen Eingang eine Vergleichsspannung angelegt ist. Der Ausgang des !Comparators 24 ist mit einer zweiten Sample-and-Hold-Schaltung 26 verbunden, deren Speicherbefehlseingang an den Ausgang, des ODER-Gatters 20 angeschlossen ist. Solche Sample-and-Hold-Schaltungen dienen zur Speicherung eines Eingangssignalpegels zum Zeitpunkt eines Speicherbefehls und sind z.B. aus dem Buch Electronic Circuits Manual,John Markus, McGraw-Hill Book Company, 1971» Kapitel 74, Seiten 689 ff., bekannt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors 220 ist eine z.B. aus der DE-AS 2 124 310 bekannte Strombegrenzungsvorrichtung 27 zur Begrenzung des primärseitigen Stroms geschaltet, um eine unnötige Verlustleistung zu vermeiden.

Die Integrierstufe 15 besteht aus einer ersten Umschaltvorrichtung 150, deren Steuereingang an den Ausgang des Zeitglieds 12 angeschlossen ist. Durch diese Umschalt-

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vorrichtung 150 wird in einer ersten Schaltstellung eine Reihenschaltung eines Speicherkondensators 151 mit einer ersten Ladestromquelle 152 geschaltet, wobei diese Reihenschaltung zwischen einer mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbundenen Klemme 28 und Masse liegt. In einer zweiten Schaltstellung dieser ersten Umsehaltvorrichtung 150- wird die erste Ladestromquelle 142 abgetrennt und eine erste Entladestromquelle 153 parallel zum Kondensator 151 geschaltet. Der von Masse abgewandte Anschluß des Kondensators 151 ist an einen weiteren Eingang des zweiten Komparators 17 angeschlossen. Eine zweite Urasehaltvorrichtung 15^, deren Steuereingang an den Ausgang der Sample-and-Hold-Sehaltung 2o angeschlossen ist, schaltet in einer ersten Schaltstellung eine zweite Ladestromquelle 155 parallel zur ersten Ladestromquelle 152, und in einer zweiten Schaltstellung eine zweite Entladestromquelle 156 parallel zur ersten Entladestromquelle 153.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagrammes erläutert werden. Am Ausgang des Linearverstärkers 11 wird eine ansteigende Spannung Uli erzeugt, deren Dauer sich über ein jeweils konstantes Winkelintervall erstreckt und deren Spännungsendwert jeweils gleich ist. Anstelle eines solchen bereits beschriebenen Rampengebers 10 kann prinzipiell auch ein anderer Geber, wie z.B. ein induktiver Geber, ein optischer Geber oder ein Wiegandgeber, verwendet werden, wobei die Spannungsrampe durch elektronische Mittel, wie z.B. durch einen Integrator, erzeugt werden müßte. Zu Beginn eines Spannungsanstiegs Uli wird das Zeitglied 12 getriggert, wodurch an dessen Ausgang die Signalfolge U12 erzeugt wird. Mit^: dieser Signalfolge U12 wird der erste Umsehalter 150 gesteuert und zwar in der Weise, daß während eines Signals U12 die Entladestromquelle 153 wirksam ist und während einer Signalpause die Ladestromwelle 152. Die am

Kondensator 15Ι anliegende Spannung U 151 steigt und fällt dadurch abwechselnd. Im Mittel liegt jedoch eine drehzahlproportionale Spannung an. Diese drehzahlproportionaie
Spannung U 151 wird im Komparator 17 mit der Spannung Uli verglichen und bei überschreiten der Spannung UI51 durch die Spannung Uli wird ein Ausgangssignal U17 erzeugt, das den Schließwinkel für den Transistor 220 vorgibt. Am Ende dieses Schließwinkels erfolgt die Zündung.

In diese drehzahlproportiönale Spannung U151 greift noch eine Stromregelung ein. Durch den ansteigenden Strom im Primärstromkreis der Zündspule 221 fällt am Strommeßwiderstand eine stromproportionale Spannung ab. übersteigt diese
Spannung die an der Klemme 25 anliegende Vergleichsspannung, die einen Stromsollwert Vorgibt, so erscheint am
Ausgang des Komparators 25 ein Ausgangssignal. Im Zündzeitpunkt, d.h. durch die Rückflanke eines Signals U20
am Ausgang des ODER-Gatters 20, wird das zu diesem Zeitpunkt am Ausgang des Komparators 24 anliegende Signal in der Sample-and-Hold-Schaltung 26 gespeichert und hält den Umschalter 154 für den darauffolgenden Zyklus in einer
bestimmten Schaltstellung, und zwar wird bei Überschreiten des Stromsollwerts durch das am Ausgang des Komparators 24 im Zündzeitpunkt anliegende 1-Signal die zusätzliche Ladestromquelle 155 zugeschaltet und bei Nicht-Erreichen des Stromsollwerts im Zündzeitpunkt wird durch das am
Ausgang des Komparators 24 zu diesem Zeitpunkt anliegende Null-Signal die zusätzliche Entladesrromquelle 15o zugeschaltet. Dadurch erhöht sich im ersteren Fall die Spannung U 15I3 was zu einer Verkürzung des Signals UI7 führt. Im umgekehrten Fall erfolgt entsprechend eine Verlängerung
des Signals Ui?.

Anstelle durch das Regelsignal kann der Umschalter 154
z.B. auch durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine betätigt werden, um eine betriebsparameterabhängige Veränderung des Schließwinkelsignals zu- erreichen. Zur

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sprunghaften Vergrößerung, des Schließwinkels bei Auftreten einer Beschleunigung wird als Beschleunigungserkennung jeweils mit der Rückflanke eines Signals U12 der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Spannungswert Uli in die .Sample-and-Hold-Schaltung übernommen. Im darauffolgenden Zyklus wird der gespeicherte.Wert vom Zeitpunkt der Rückflanke eines Signals U12" mit dem nunmehr vorliegenden Signalpegel Uli im Komparator 16 verglichen. Am Ausgang des Kömparators 16 entsteht eine Signalfoige Ul6. Im ersten, in Fig. 2 dargestellten Zyklus ist der statische Fall dargestellt, d.h. die gespeicherte Spannung U13 stimmt zum Zeltpunkt.einer Rückflanke U12 mit der Spannung Uli überein. Da hierdurch die Signale U12 und Ul6 nicht gleichzeitig auftreten, bleibt die Torstufe 19 über das UND-Gatter Ik geöffnet. Es kann dadurch kein Signal U19 am Ausgang der Torstufe erscheinen.

Im zweiten dargestellten Zyklus ist ein Beschleunigungs-. fall dargestellt, d.h., das Signal Uli erfährt einen steileren zeitlichen Spannungsanstieg, Dadurch übersteigt die Spannung Uli schon vor einer Rückflanke eines Signals U12 den gespeicherten Wert U13, wodurch am Ausgang des UND-Gatters ein Signal Ul4 erscheint. Durch dieses Signal wird die Torstufe 19 leitend und das Signal Ul6 am Ausgang des Komparators 16 erscheint als Signal U19 am Ausgang der Torstufe 19- Über das ODER-Gatter 21 wird die Torstuf e . 19 während . der Dauer eines Signals U16, bzw. -U19 im stromleitenden Zustand gehalten. Mit einer Rückflanke des Signals U12 wird der neuere höhere Spannungswert als Speicherwert U13 in die Sample-and-Hold-Schaltung 13 übernommen. .

Die Ansprechschwelle des Komparators l6 kann so eingestellt werden, daß ein Ansprechen erst dann erfolgt, wenn die ansteigende Spannung Uli die gespeicherte Spannung U13

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um einen bestimmten Wert überschreitet. Dies soll verhindern, daß der Schließwinkel bereits bei geringsten Beschleunigungen auf einen festen Wert springt. Dies soll erst geschehen, wenn eine deutliche Beschleunigung eintritt.

Anstelle der Schaltlogik 14, 19, 21 kann am zweiten Eingang des Komparators 16 auch eine zweite Sample-and-Hold-Schaltung vorgesehen werden, wobei in den nunmehr verwendeten zwei Sample-and-Hold-Schaltungen an den beiden Eingängen des Komparators 16 um je einen Zyklus verschobene Signale Uli vorliegen. Dies führt zum gleichen Effekt wie die dargestellte Schaltung.

Durch die einstellte Haltezeit des Zeitglieds 12 kann indirekt eine minimale Offenzeit vorgegeben werden, da die Offenzeit im Beschleunigungsfall durch die Zeitdauer eines Signals U12, vermindert um einen von der maximal möglichen Beschleunigung abhängigen Wert, gegeben ist. Durch eine entsprechend abgeänderte Schaltlogik, bei der z.B. vom Signal U19 das Signal U14 abgezogen wird, ist die minimale Offenzeit direkt durch das Signal U12 vorgegeben.

Über die Impulsformerstufe 18 kann ein minimaler Schließwinkel vorgegeben werden. Die Ansprechschwelle der Impulsformerstufe 18 ist mit Us bezeichnet. Erreicht die Spannung Uli diesen Schwellwert Us und liegt zu diesem Zeitpunkt weder ein Signal U19 noch ein Signal U17 vor, so wird die Schließzeit zu diesem Zeitpunkt durch ein Signal Ul8 eingeleitet. Das Schließzeitende wird auch hier durch Rücksetzen der Spannung Uli festgelegt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Schaltung auch digital zu realisieren. In diesem Falle würde anstelle des Rampengebers ein Inkrementgeber treten, dessen Inkre-

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mente in einem digitalen Zähler ab einer Bezugsmarke hochgezählt werden. Anstelle der Sample-and-Hold-Schaltungen treten Zwischenspeicher, die Komparatoren werden durch digitale Komparatoren ersetzt und der Integrator wird durch einen digitalen Zähler ersetzt, der in. Abhängigkeit von Schaltanordnungen 15O₃ 15^ unterschiedliche Frequenzen auf- bzw. abwärtszählt.

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Claims

R- 4 Γ, 'Λ ■·

27.2.1978 Ve/Hm

Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Ansprüche

(ij Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer durch eine rotierende Geberanordnung gesteuerten elektronischen Vorrichtung zur garameterabhängigen.Steuerung des Schließwinkels für einen elektrischen Schalter im Primärstromkreis einer Zündspule, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12, 13, 14, 16, 19, 21) zur Erkennung eines Beschleunigungsvorgangs vorgesehen sind und daß bei Ansprechen dieser Mittel der Schließwinkel sprunghaft vergrößert wird.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sprunghafte Vergrößerung auf den maximalen Wert erfolgt.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Geberanordnung (10) veränderliches und sich zyklisch wiederholendes elektrisches Signal erzeugt wird, daß synchron mit diesem Signal ein Zeitglied (12) auslösbar ist, daß am Ende der Haltezeit des Zeitglieds (12) der zu diesem Zeit-

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punkt vorliegende Signalwert des veränderlichen Signals in einer Speichervorrichtung (13) gespeichert wird, daß ein Komparator (l6) vorgesehen ist zum Vergleich des gespeicherten Signalwerts mit einem zu einem entsprechenden Zeitpunkt des darauffolgenden Zyklus vorliegenden Signalwerts und daß bei Abweichung dieser Werte voneinander um mehr als einen vorgebbaren Wert ein Schließzeit-Auslösesignal erzeugbar ist.
4. Zündanlage nach Anspruch 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß durch die Haltezeit des Zeitglieds 12 die minimale Offenzeit des elektrischen Schalters (220) vorgebbar ist.
5. Zündanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichervorrichtung eine Sample-and-Hold-Schaltung (13) vorgesehen ist.
6. Zündanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des veränderlichen und sich zyklisch wiederholenden Signals die Geberanordnung (10) als Rampengeber ausgebildet ist.
7. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine betriebsparameterabhängige, insbesondere drehzahlabhängige, Schließwinke1-steuerung (15_} 17) vorgesehen ist zur Festlegung des Schließwinkels im statischen Betrieb und im Verzögerungsfall.

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8. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Schließwinkelregelung (15, 17, 23 - 26) vorgesehen ist zur Festlegung des Schließwinkels im statischen Betrieb und im Verzögerungsfall.
9. Zündanlage, insbesondere nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (17) vorgesehen ist zum Vergleich des veränderlichen und sich zyklisch wiederholenden Signals mit dem Ausgangssignal einer Integrierstufe (15) mit nacheinander wechselnder Integrationsrichtung, wobei die Integrationszeit in eine der Integrationsrichtungen durch die Haltezeit des durch"ein Gebersignal triggerbaren Zeitglieds (12) festlegbar ist und daß das Ausgangssignal des !Comparators jeweils die Schließzeit festlegt.
10. Zündanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Integrationskonstanten- für'die beiden Integrationsrichtungen in Abhängigkeit von Parametern veränderbar ist.
11. Zündanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter der primärseitige Stromanstieg in der Zündspule 221 vorgesehen ist.
12. Zündanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im PrimärStromkreis der Zündspulen 221 eine Strommeßvor-

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richtung (22) vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einen Komparater (24) zuführbar ist und daß bei Erreichen der Vergleichsspannung des Komparators (24) die wenigstens eine Integrationskonstante veränderbar ist.

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