DE2833435A1

DE2833435A1 - Zuendanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2833435A1
Application number: DE19782833435
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Jundt; Herman Roozenbeek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-07-29
Filing date: 1978-07-29
Publication date: 1980-02-14
Also published as: FR2433647A1; US4275702A; JPS5519995A; FR2433647B3

Description

26.Mai 1978 -

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs·1, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 2701 967.6 beschrieben ist. Bei dieser Zündanlage wird die in einer Impulsformerstufe aufbereitete Steuerspannung eines , · Gebers einem als Steuerstufe dienenden monostabilen Multivibrator zugeführt, dem als Speicherglied bzw. Integrationsvorrichtung ein Kondensator zugeordnet ist, der aus mindestens einer Konstantstromquelle während der Schliesszeit aufgeladen wird und der nach dem Kippen des monostabilen Multivibrators im Zündzeitpunkt über eine Konstantstromquelle entladen wird, bis ein Spannungspegel erreicht ist, der ein Zurückkippen des Multivibrators in seinen stabilen Zustand zur Folge hat, wobei das auf diese Weise erhaltene Kippzeitintervall die Offenzeit der Zündanlage bestimmt. Ferner ist bei der bekannten Zündanlage ein Parallelzweig zu dem monostabilen Multivibrator vorgesehen, der bei niedrigen Drehzahlen der mit der Zündanlage ausgerüsteten Brennkraftmaschine und dann, wenn die Spannung am Kondensator infolge einer grossen Länge der Schliesszeit einen vorgegebenen Pegel übersteigt, an der Endstufe unmittelbar das Steuer-Tast-Verhältnis des Gebers wirksam werden lässt. Diese Lösung führt in vielen Fällen zu brauchbaren'Ergebnissen, bringt jedoch andererseits bei niedrigen Drehzahlen Schliesszeitintervalle mit sich, deren Dauer unnötig hoch ist und zu entsprechenden unerwünschten Verlusten der Zündanlage führt.

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Aufgabe der Erfindung;

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage anzugeben, die unter allen Betriebsbedingungen, d.h. bei allen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, eine im wesentlichen optimale Schliesszeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Zündanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung;

Bei einer Zündanlage gemäss der Erfindung ergibt sich der entscheidende Vorteil, dass im wesentlichen im gesamten Drehzahlbereich der mit der Zündanlage ausgerüsteten Brennkraftmaschine eine konstante Schliesszeit eingehalten und damit eine konstante Zündenergie gespeichert werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Zündanlage besteht darin, dass diese Regelung auf eine konstante Schliesszeit bzw. eine konstante Zündenergie mit einem sehr geringen technischen Aufwand zuverlässig erreicht werden kann.

Zeichnung;

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines Schaltbilds einer bevorzugten Ausführungsform einer Zündanlage gemäss der Erfindung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen.

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Das in der einzigen Figur der Zeichnung gezeigte Schaltbild einer bevorzugten Ausfuhrungsform einer Zündanlage gemäss der Erfindung zeigt, dass die Zündanlage eingangsseitig - in der Zeichnung links - einen Geber G aufweist, der als einfacher Schalter angedeutet ist und ein mechanischer Geber sein kann, vorzugsweise jedoch als kontaktloser induktiver Geber ausgebildet ist. Der Geber G liegt zwischen Bezugspotential und einem Schaltungspunkt 10, der über einen Widerstand R1 und einen weiteren Widerstand R15 mit Batteriespannung +U_ß verbunden ist. Dabei liegt zwischen den Widerständen R1 und R^-] 5 eine Leitung 12. Der Schaltungspunkt 10 ist über einen ersten Kondensator C1 mit der Kathode einer Diode D1 verbunden, deren Anode an Bezugspotential liegt. Der Verbindungspunkt des ersten Kondensators C1 und der Diode D1 ist mit der Anode einer zweiten Diode D2 verbunden, deren Kathodenanschluss den Eingang einer monostabilen Kippschaltung M1 bildet, welche mit drei Transistoren T1, T3 und T4 aufgebaut ist, von denen die Transistoren T1 und T4 npn-Transistoren sind und mit ihrem Emitter jeweils an Bezugspotential liegen. Bei dem Transistor T3 handelt es sich dagegen um einen pnp-Transistor. Die Basis des ersten Transistors T1 ist mit dem Eingang der monostabilen Kippschaltung M1 bzw. mit der Kathode der Diode D2 verbunden, während der Kollektor dieses ersten Transistors T1 mit der Kathode einer Diode D9 verbunden ist, deren Anode über einen Widerstand R3 mit der Leitung 12 in Verbindung steht. Die Anode der Diode D9 ist ferner an einem Schaltungspunkt A mit der einen Platte eines zweiten Kondensators C2 verbunden, dessen andere Platte mit einem Schaltungspunkt B verbunden ist. Der Schaltungspunkt B ist einerseits mit der Basis des Ausgangstransistors T4 der Kippschaltung M1 und andererseits mit dem Kollektor des dritten Transistors T3 derselben verbunden. Die Basis des Ausgangstransistors T4 liegt über einen Widerstand R9

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an Bezugspotential, während sein Kollektor über einen Widerstand R10 an die Leitung 12 und über einen Rückkopplungswiderstand R2 an die Basis des Eingangstransistors T1 angeschlossen ist. Die Basis des dritten Transistors T3 ist einerseits über einen Widerstand R4 mit der Leitung 12 und andererseits über einen Widerstand R3 mit der Kathode einer Diode D3 verbunden, deren Anode an den Schaltungspunkt A angeschlossen ist.

In die monostabile Kippschaltung M1, welche vorstehend beschrieben wurde, ist ferner eine Ruhestromabschaltung integriert, die einen pnp-Transistor T2 aufweist, dessen Emitter direkt mit der Leitung 12 verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand R8 mit dem Emitter des dritten Transistors verbunden ist. Die Basis des Transistors T2 ist einerseits über einen Widerstand R6 mit der Leitung 12 und andererseits über die Serienschaltung eines Widerstandes R7 und eines dritten Kondensators C3 mit Bezugspotential verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt des Widerstandes R7 und des dritten Kondensators C3 ist dabei ausserdem noch über eine Diode D4 mit dem Kollektor des Eingangstransistors T1 verbunden. Schliesslich ist der den Ausgang 14 der monostabilen Kippschaltung M1 bildende Kollektor des vierten Transistors noch mit dem Eingang E einer Endstufe 16 der Zündanlage verbunden.

Der Eingang E der Endstufe 16 liegt über die Serienschaltung zweier Widerstände R16 und R17 an Batteriespannung +tL· , wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Widerstände R16 und R17 mit der Basis eines pnp-Transistors T7 verbunden ist, dessen Emitter direkt an Batteriespannung +U liegt. Der Kollektor des Transistors T7 ist über die Serienschaltung eines Widerstandes R18 und einer Diode D8 mit der Basis eines Endstufentransistors T9 verbunden, der entsprechend der üblichen Aus-

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gestaltung des Endstufen-Transistors in Transistorzündanlagen als Darlington-Transistorschaltung dargestellt ist. Der Kollektor des Transistors T9 ist über die Primärwicklung L1 einer Zündspule Z mit Batteriespannung +Ü_B verbunden. Mit der Batteriespannung +U₁, ist ausserdem der eine Anschluss der Sekundärwicklung L2 der Zündspule verbunden, von deren zweitem Anschluss A die Zündimpulse abgreifbar sind.

Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Endstufentransistors T9 ist 'eine Zenerdiode ZD2 vorgesehen, die dem Schutz des Endstufentransistors T9 gegen Überspannungen dient. Der Emitter des Endstufentransistors T9 ist über einen Messwiderstand R20 mit Bezugspotential verbunden, wobei der Messwiderstand R20 im Grunde genommen bereits ein Bestandteil der Strombegrenzungseinrichtungen ist, die nachstehend erläutert werden.

Die Strombegrenzungseinrichtungen weisen einen Transistors T8 auf, dessen Emitter an Bezugspotential liegt, dessen Basis über einen Widerstand R19 mit dem nicht-geerdeten Anschluss des Widerstandes R20 verbunden ist und dessen Kollektor über eine Diode D7 an den gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstandes R18 und der Diode D8 angeschlossen ist. Ausserdem ist der Kollektor des Transistors T8 über eine Diode D6 mit dem Eingang E. der Integrationsvorrichtung der erfindungsgemässen Zündanlage verbunden, deren Aufbau nachstehend erläutert wird.

Die Integrationsvorrichtung 18 der erfindungsgemässen Zündanlage besitzt zwischen ihrem Eingang E^ und der Leitung 12 einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R12 und R13, an dessen Abgriff die Basis eines pnp-Transistors T6 verbunden ist, dessen Emitter direkt mit der Leitung 12 verbunden ist und

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dessen Kollektor über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R11 und R14 an Bezugspotential angeschlossen ist, v/obei der Abgriff des Spannungsteilers einerseits über einen Kondensator C4 an Bezugspotential gelegt und andererseits direkt mit der Basis eines npn-Transistors T5 verbunden ist, dessen Kollektor direkt an die Leitung 12 angeschlossen ist und dessen Emitter einerseits über einen Widerstand R21 mit Bezugspotential und andererseits über die Diode D3 mit dem Schaltungspunkt A verbunden ist.

Schliesslich enthält die in der Zeichnung dargestellte Zündanlage noch eine Zenerdiode ZD1, deren Kathode an die Leitung 12 angeschlossen ist und deren Anode an Bezugspotential liegt. Die Zenerdiode ZD1 dient der Stabilisierung der Spannung auf der Leitung 12 gegenüber Bezugspotential.

Die in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Zündanlage arbeitet wie folgt:

Die monostabile Kippschaltung M1 mit den Transistoren T1, Τ2, T3 und T 4 dient der Erzeugung von Ausgangsimpulsen, deren Dauer die Schliesszeit der Endstufe 16 und damit auch deren Offenzeit bestimmt. Damit hinsichtlich der Regelung der Dauer der Ausgangsimpulse der monostabilen Kippschaltung M1 ein ausreichend grosser Regelbereich erzielt wird, führt man bei der betrachteten Zündanlage die Regelspannung vom Ausgang 20 der Integrationsvorrichtung 18, nämlich vom Emitter des Transistors T5 dem Verbindungspunkt des Widerstandes R5 und der Diode D3 zu, so dass die Regelspannung sowohl den Entladestrom als auch die Anfangsspannung für den zeitbestimmenden Kondensator C2 der monostabilen Kippschaltung M1 beeinflusst. In dieser Kippschaltung M1 ist der Eingangstransistor T1 bei leitendem Ausgangs-

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transistor T4 gesperrt, wobei der Schaltungspunkt B, d.h. der eine Belag des Kondensators 02^aUf etwa 0,6 V liegt, nämlich auf der Basis-Emitter-Restspannung des¹Ausgangstransistors T4. Beginnend von dem Zeitpunkt, zu welchem der Ausgangstransistor ■-T4 in den leitenden Zustand gesteuert wird, steigt die Spannung am Schaltungspunkt A, d.h. am anderen Belag des Kondensators C2 durch Aufladung desselben über den Widerstand R3 an, bis die Diode D3, an deren Kathode die Regelspannung anliegt, durchschaltet. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich am Schaltungspunkt A eine Spannung, die gleich der Summe aus der Regelspannung und der Durchlasspannung der Diode D3 ist.

Im Zündzeitpunkt, d.h., wenn der als Schalter dargestellte Geber G öffnet und das Potential der Leitung 12 an den Schaltungspunkt 10 angelegt

wird, wird der Eingangstransistor T1 der monostabilen Kippschaltung M1 durch einen kurzen Impuls über den ersten Kondensator C1 leitend gesteuert, wobei an die Basis des Ausgangstransistors T4 über den zweiten Kondensator C2 eine negative Spannung angelegt wird, so dass der Ausgangstransistor T4 gesperrt wird, während der Eingangstransistor T1 über den Rückkopplungswiderstand R2 auch nach dem Abklingen des Eingangsimpulses über den Kondensator C1 im leitenden Zustand gehalten wird. Nunmehr entlädt sich der zweite Kondensator C2 im wesentlichen über den als Stromquelle geschalteten Transi- ■ stör T3, wobei vorausgesetzt wird, dass der Transistor T2 leitend ist. Der Stromfluss über den Transistor T3 ist bei einer niedrigen Regelspannung am Ausgang 20 der Integrationsvorrichtung 18, welche an der Basis des Transistors T3 über den Widerstand R5 wirksam wird, relativ gross, bei einer hohen Regelspannung dagegen relativ klein. Der zweite Kondensator C2 entlädt sich also mehr oder weniger schnell, bis am Schaltungspunkt B die Basis-Emitter-Restspannung des Ausgangstran-

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sistors T4 ansteht, so dass dieser leitend wird und damit den Eingangstransistor T1 wieder sperrt.

Die vorstehend beschriebene Funktion der monostabilen Kippschaltung M1 - der beschriebene Ablauf wiederholt sich zyklisch · macht deutlich, dass für die Dauer der Ausgangsimpulse dieser Kippschaltung ein verhältnismässig breiter Regelbereich erzielt werden kann, so dass der Übergang auf eine ungeregelte, konstante, maximale Offenzeit auf Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl verschoben werden kann. Ausserdem kann mit Hilfe des Transistors T2 und der zugeordneten Bauelemente R6, R7, C3 und D4 eine Ruhestromabschaltung erreicht werden, da sich der Kondensator C3 bei Annäherung an die Drehzahl Null der mit der Zündanlage ausgerüsteten Brennkraftmaschine soweit auflädt, dass der Transistor T2 gesperrt wird, wodurch auch zwangsläufig der Ausgangstransistor T4 gesperrt wird, da er über den Transistor T3 nur bei leitendem Transistor T2 Basisstrom erhält.

Wenn der Ausgangstransistor T4 der monostabilen Kippschaltung M1 in den leitenden Zustand gesteuert wird, dann ergibt sich am Eingang E der Endstufe 16 nahezu Bezugspotential, so dass ein Strom über die Widerstände R16 und R17 fliesst, der zur Folge hat, dass der Transistor T7 in den leitenden Zustand gesteuert wird und nunmehr den Endstufentransistor T9 über den Widerstand R18 und die Diode D8 einen Basisstrom zuführt, durch den auch der Endstufentransistor T9 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Sobald der Endstufentransistor T9 leitet, beginnt der Strom durch die Primärwicklung L1 anzusteigen und erreicht schliesslich einen vorgegebenen Abschaltstrom, bei dem die Spannung über dem Messwiderstand R20 so gross

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wird, dass der Transistor T8 über den Widerstand R16 leitend gesteuert wird und einen Teil des vom Kollektor des Transistors T7 gelieferten Basisstroms für den Transistor T9 ableitet, so dass ein weiterer Stromanstieg durch die Primärwicklung Li der Zündspule Z verhindert wird.

Wenn der Transistor T8 der Stromregeleinrichtungen in den leitenden Zustand gelangt, dann wird gleichzeitig über die Diode D6 ein Potential an den Eingang E. der Integrationsvorrichtung 18 gelegt, welches einen Stromfluss über die Widerstände R12 und R13 zur Folge hat.

Der über die Widerstände R12 und R13, die Diode D6 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T8 fliessende Strom bewirkt, dass der Transistor T6 der Integrationsvorrichtung leitend gesteuert wird und nunmehr über den Widerstand R11 den Kondensator C4 auflädt, welcher sich im übrigen über den ihm parallelgeschalteten Widerstand R14 mit einer geeigneten Entladezeitkonstante entladen kann. Die Spannung über dem Kondensator C4 wird schliesslich von dem als Emitterfolger geschalteten Transistor T5 am Schaltungspunkt 20 wirksam und beeinflusst in der bereits beschriebenen Weise das Kippzeitintervall der monostabilen Kippschaltung M1.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltung bleibt das Steuer-Tast-Verhältnis des Gebers G ohne Einfluss auf die Dauer der Schliesszeit bzw. der Offenzeit. Wenn man dagegen die dem Schaltungspunkt 10 abgewandte Platte des ersten Kondensaters C1 unmittelbar mit der Basis des Eingangstransistors TT der monostabilen Kippschaltung M1 verbindet, dann ist zwar die Schliesszeitregelung unabhängig vom Steuer-Tast-Verhältnis des

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Gebers G; die Offenzeit kann jedoch nie grosser werden als die unmittelbar durch das Steuer-Tast-Verhältnis des Gebers G vorgegebene Offenzeit, so dass auch bei extremer Beschleunigung der mit der Zündanlage ausgerüsteten Brennkraftmaschine immer eine entsprechende Schliesszeit zur Verfügung steht.

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Claims

R. 1*831» Li

Robert Bosch GmbH

70G0 Stuttgart 1 26.Mai 1978

Patentansprüche

Zündanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule, mit einem Geber zur Erzeugung eines in seiner Frequenz der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionalen Steuersignals, mit einer einen elektronischen Unterbrecher bildenden Endstufe im PrimärStromkreis der Zündspule und mit Schliesszeitregeleinrichtungen, welche eine eingangsseitig mit dem Geberausgang und ausgangsseitig mit dem Eingang der Endstufe verbundene monostabile Kippschaltung aufweisen, deren die Schliesszeit des elektronischen Unterbrechers bestimmendes Kippzeitintervall in Abhängigkeit von der Erhöhung der Ausgangsspannung einer Integrationsvorrichtung verkürzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Endstufe (16) Strombegrenzungseinrichtungen (T8, D6, D7, R19, R20) zugeordnet sind, bei deren Ansprechen eine Aufintegration der Ausgangsspannung der Integrationsvorrichtung (18) herbeiführbar ist.

Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtungen (T8, D6, D7, R19, R20) einen Messwiderstand (R20) im Primärstromkreis der Zündspule (Z) und einen in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall über dem Messwiderstand (R20) steuerbaren Transistor (T8) aufweisen, mit dessen Hilfe der Basisstrom für einen

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Endstufentransistor (T9) der Endstufe (16) bei Erreichen des Abschaltstroms verringerbar ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationsvorrichtung (18) einen als Stromquelle für einen integrierenden Kondensator (C4) dienenden Transistor (T6) aufweist, der beim Ansprechen der Strombegrenzungseinrichtungen (T8, D6, D7, R19, R20) leitend steuerbar ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Emitterfolger geschalteter Transistor (T5) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Spannung über dem integrierenden Kondensator (C4) der monostabilen Kippschaltung (M1) als Ausgangsspannung der Integrationsvorrichtung (18) zuführbar ist.

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