DE2917604C2 - Kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der JP-OS 53-70 230 bekannten Zündanlage dieser Art wird bei einer Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine die Winkelstellung einer einen Vorsprung aufweisenden Rotoreinrichtung von zwei Geberspulen erfaßt, die um die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine herum um 180° gegeneinander versetzt sind. Den beiden Geberspulen ist jeweils ein eigener Signalverarbeitungskreis aus einem Lasttransistor und einer Zündspule nachgeschaltet, wobei die beiden Zündspulen über ihre Sekundärwicklungen mit jeweils zwei Zündkerzen verbunden sind. Aufgrund der für jede Geberspule separat vorgesehenen Signalverarbeitungskreise und der dadurch erforderlichen hohen Anzahl an Verbindungsleitungen weist eine solche Zündanlage einen ziemlich komplexen Aufbau auf. Darüber hinaus tritt bei den beiden Geberspulen zwangsläufig eine gegenseitige elektrische Beeinflussung auf, was zur Folge hat, daß dem Wechselspannungsnutzsignal jeder Gebes-spule ein Interferenzsignal mit einem zum Wechselspannungsnutzsignal entgegengesetzten Phasenverlauf überlagert ist. Dieses Interferenzsignal steigt mit wachsender Maschinendrehzahl in gleicher Weise wie das Wechselspannungsnutzsignal an

und ermöglicht erst bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes eine Vergrößerung der relativen Einschaltdauer der Lasttransistoren, die bei geringen Drehzahlen sehr klein bleibt.

Weiterhin ist aus der US-PS 32 99 874 eine transistorisierte Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer einzigen Zündspule bekannt, die zur Verringerung des Stromverbrauchs st°ts im ungesättigten Zustand gehalten wird. In der Nähe einer über die Kurbelwelle angetriebenen, vier Vorsprünge aufweisenden Rotoreinrichtung ist eine Geberspulenanordnung angebracht, die zur Verlängerung der Impulsdauer der jeweiligen Ausgangsimpulse zwei hintereinander geschaltete, benachbarte Spulen aufweist. Die von der einzigen Zündspule abgegebenen Zündimpulse müssen allerdings übsr einen üblichen Zündverteiler auf die einzelnen Zündkerzen verteilt werden, so daß die bekannten Nachteile mechanischer Kontakte in bezug auf Verschleiß, Feuchtigkeitsempfindlichkeit usw. weiterhin gegeben sind.

Darüber hinaus ist bereits eine kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden (DE-OS 27 36 576), die eine Rotoreinrichtung mit mehreren Vorsprüngen und als Meßfühler ein in der Nähe der Rotoreinrichtung angeordnetes Hall-Element

j5 aufweist. Über zwei dem Hall-Element nachgeschaltete Signalselektoren wird die Polarität des Meßsignals ermittelt und ein entsprechendes Ausgangssignal über jeweils eine der beiden Ausgangsleitungen des Gebersystems direkt einem mit der Primärwicklung einer zugehörigen Zündspule verbundenen Schalttransistor oder einer Zündwinkel-Verstellschaltung zugeführt.

Eine solche Zündanlage erfordert somit spezielle Signalerkennungsstufen in Form der Signalselektoren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Zündanlage der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß bei möglichst einfachem Aufbau eine störsichere, zuverlässige Zündung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

ErfindungsgemäB sind die beiden Geberspulen somit entgegengesetzt gepolt derart miteinander verbunden, daß ein überlagertes Ausgangssignal erhalten wird, das von einer einzigen Eingangsschaltung verarbeitet werden kann. Hierdurch ergibt sich ein äußerst einfacher Schaltungsaufbau mit erheblich verringerter Signalleitungsführung. Aufgrund der vorteilhaften Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Geberspulen können darüber hinaus keine nachteiligen Auswirkungen durch Interferenzsignale auftreten, da diese von den stets erheblich stärkeren Nutzsignalen überlagert werden. Damit ist unabhängig von der jeweiligen Kurbelwellendrehzahl stets eine störsichere Zündung in Verbindung mit einer relativ langen Einschaltdauer der jeweiligen Treiberschaltung sichergestellt. Da ferner die eine Treiberschaltung direkt mit dem Ausgangssignal der Eingangsschaltung und die andere Treiberschaltung mit dem invertierten Ausgangssignal der Eingangsschal-

tung angesteuert wird, ist stets eine exakte Zuordnung zwischen dem Ausgangssignal der Eingangsschaltung und der jeweils anzusteuernden Treiberschaltung ohne zusätzliche Signalerkennungsstufen oder dergleichen Maßnahmen gewährleistet

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispieien unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 cki Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Zündanlage,

Fig.2 Ausgangssignale des Zündsignalgenerators gemäß F ig. 1,

Fig.3 Signalverläufe, die Funktion und Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Zündanlage gemäß F i g. 1 veranschaulichen, und

F i g. 4 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Zündanlage.

In F i g. 1 bezeichnen die Bezugszahlen ι und 2 jeweils eine Geberspule eines elektromagnetischen Gebers, während die Bezugszahl 3 eine Rotoreinrichtung mit einem Vorsprung 3a bezeichnet, die sich synchron mit der Umdrehung der Kurbelwelle einer Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine dreht, so daß die Geberspulen 1 und 2 bei jeder Umdrehung der Rotoreinrichtung 3 jeweils eine eine Periode umfassendes Wechselspannungssignal an einer von zwei Zwischenpositionen erzeugen, die jeweils 180° auseinanderliegen. Wie der Figur zu entnehmen ist, sind die Geberspulen 1 und 2 mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet und bilden zusammen mit der Rotoreinrichtung 3 einen Zündsignalgenerator 101a. Die Geberspulen 1 und 2 sind hierbei in bekannter Weise in einem Winkelabstand von 180° zueinander auf einer nicht dargestellten Grundplatte angeordnet, deren Position zu der Rotoreinrichtung 3 sich in Abhängigkeit von solchen Parametern, wie der Drehzahl der Brennkraftmaschine, dem Ansaugunterdruck usw., ändert, wodurch die zeitliche Steuerung der von den Geberspulen 1 und 2 erzeugten Signale verstellt wird.

Die Bezugszahl 8 bezeichnet eine Stromversorgungsbatterie, während mit den Bezugszahlen 6 und 7 Zündspulen und mit den Bezugszahlen 11,12,13 und 14 jeweils in den Zylindern der Brennkraftmaschine angebrachte Zündkerzen bezeichnet sind. Die Bezugszahl 102a bezeichnet eine Signalverarbeitungseinrichtung, die eine mit den Geberspulen 1 und 2 verbundene Eingangsschaltung 103, eine zur Inversion des Ausgangssignals der Eingangsschaltung 103 dienende Inverterschaltung 104 und Treiberschaltungen 105 und 106 aufweist. Die Eingangsschaltung 103 weist einen Eingangstransistor 103a, einen Mitkopplungswiderstand 1036 und einen Vorspannungswiderstand 103c auf, während die Inverterschaltung 104 einen Inveitertransistor 104a umfaßt und die Treiberschaltungen 105 und 106 jeweils mit einem Treibertransistor 105a bzw. 106a und einem Leistungstransistor 4 bzw. 5 versehen sind.

Nachstehend werden Funktion und Wirkungsweise des den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Ausführungsbeispiels der Zündanlage näher beschrieben. Die Geberspulen 1 und 2 des Zündsignalgenerators 101a sind einander gegenüberliegend auf beiden Seiten der direkt mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Rotoreinrichtung 3 angeordnet und geben die unter (a) und (b) in Fig. 2 dargestellten Ausgangssignale ab. Diese Ausgangssignale des Zündsignalgenerators 101a werden der Eingangsschaltung 103 der Signaiverarbeitungseinrichtung 102a zugeführt Die Eingangsschaltung 103 erzeugt zwei Arten von Ausgangssignalen, von denen ein Ausgangssignal über die Inverterschaltung 104 der Treiberschaltung 105 zugeführt wird, während die Weiterleitung des anderen Ausgangssignals nicht über die Inverterschaltung 104, sondern in Form einer direkten Zuführung zu der Treiberschaltung 106 erfolgt Die beiden Ausgangssignale dienen jeweils zur Steuerung der Leistungstransistoren 4 und 5 der Treiberschaltungen 105 und 106. Die Leistungstransistoren 4 und 5 unterbrechen jeweils den Primärstrom in den Zündspulen 6 und 7, die jeweils aus einer Doppelzündspule bestehen und derart arbeiten, daß an den Zündkerzen 11, 12, 13 und 14 der vier Zylinder der Brennkraftmaschine ohne Verwendung eines Hochspannungs-Verteilungsmechanismus aufeinanderfolgend ein Zündfunke erzeugt wird.
Die Arbeitsweise der Zündanlage gemäß F i g. 1 wird nachstehend nun unter Bezugnahme auf die die zeitliche Steuerung des Betriebes der Zündanlage veranschaulichenden F i g. 2 und 3 näher erläutert. Die ausgezogene Linie in Fig.3(a) bezeichnet das Ausgangssignal des Zündsignalgenerators 101a. Die gestrichelte Linie in Fig.3(a) bezeichnet den Arbeitspegel der Eingangsschaltung 103 der Signalverarbeitungseinrichtung 102a, dem zu entnehmen ist, daß die Eingangsschaltung 103 ihre Einschalt- und Abschalt-Arbeitspunkte an den positiv verlaufenden und negativ verlaufenden Flanken des Ausgangssignals aufweist, wobei diese Arbeitspunkte derart voreingestellt bzw. vorgegeben sind, daß eine Hysterese-Wirkung erzielt wird. Die Arbeitspunkte können in der gewünschten Weise durch entsprechende Wahl der Widerstandswerte der Widerstände 1036 und 103c voreingestellt werden.

In Fig.3(b) ist der Verlauf der Kollektorspannung des Eingangstransistors 103a dargestellt, dem zu entnehmen ist, daß der Eingangstransistor 103a bei dem Arbeitspunkt 15 an der positiv verlaufenden Flanke des Ausgangssignals durchgeschaltet und bei dem Arbeitspunkt 16 an der negativ verlaufenden Flanke des Ausgangssignals gesperrt wird. Dementsprechend wird der Leistungstransistor 4 bei dem Arbeitspunkt 15 gesperrt, während der Leistungstransistor 5 bei dem Arbeitspunkt 16 gesperrt wird, wodurch jeweils eine Hochspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule 6 bzw. 7 erzeugt wird. Das heißt, auch mit der einzigen Eingangsschaltung der Signalgebereinrichtung 102a ist die erforderliche Zuordnung der Zylinder bzw. der jeweiligen Zündspule, in deren Sekundärwicklung eine Hochspannung erzeugt werden soll, erzielbar. In Verbindung mit den unter (c) in F i g. 3 dargestellten beiden Ausgangssignalen der Eingangsschaltung 103 wird die in F i g. 3(c) dargestellte Kollektorspannung des Leistungstransistors 4 durch die Inverterschaltung 104 invertiert, wobei der entsprechende Sekundärspannungsverlauf der Zündspule 6 unter (d) in Fig.3 dargestellt ist. In Fig.3(e) ist die Kollektorspannung des Leistungstransistors 5 dargestellt, dessen Umschaltung nicht über die Inverterschaltung 104 erfolgt, während der entsprechende Sekundärspannungsverlauf der Zündspule 7 unter (f) in Fig. 3 dargestellt ist. Das heißt, bei den Signalverläufen gemäß F i g. 3(d) und 3(f) geben die rechten Signale jeweils die den Zündkerzen

^b5 12 und 14 zugeführte Spannung an, während die linken Signale jeweils die den Zündkerzen 11 und 13 zugeführten Spannungen veranschaulichen. Beispielsweise befindet sich in bezug auf den im Kompressions-

hub befindlichen Zylinder der Zündkerze 11 der Zylinder der Zündkerze 12 im Auslaßhub bei niedrigem Innendruck, so daß die Zündkerze 12 im kurzgeschlossenen Zustand an Masse liegt. Im Kompressionshub des Zylinders der Zündkerze 12 befindet sich der Zylinder der Zündkerze 11 dagegen im Auslaßhub, so daß dann die Zündkerze 11 im kurzgeschlossenen Zustand an Masse liegt und die negative Spannung der Zündkerze 12 zugeführt wird. Die Zündspulen 6 und 7 erzeugen somit jeweils abwechselnd eine Zündhochspannung für jede halbe Umdrehung der Rotoreinrichtung 3. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine, bei der das Luft/Brennstoff-Gemisch in der Zylinderreihenfolge erster Zylinder, vierter Zylinder, dritter Zylinder und zweiter Zylinder gezündet wird, läßt sich daher durch Anbringung der Zündkerzen 11,12,13 und 14 jeweils in dem ersten, vierten, dritten bzw. zweiten Zylinder die Verteilung der Zündhochspannung auf die jeweiligen Zylinder und die Zündung des Luft/Brennstoff-Gemisches in der Zündreihenfolge ohne einen Hochspannungs-Verteilungsmechanismus erzielen.

Auf Grund der Tatsache, daß bei dem Zündsignalgenerator 101a die Geberspulen 1 und 2 entgegengesetzt gepolt geschaltet sind, setzt sich der in Fig.3{a) dargestellte Verlauf des Ausgangssignals des Zündsignalgenerators 101a aus den von den Geberspulen 1 und 2 erzeugten Wechselspannungssignalen entgegengesetzter Polarität zusammen, was dazu führt, daß ein Störsignal entgegengesetzter Polarität, das von einer der Geberspulen 1 und 2 bei einer Zwischenposition zwischen ihren Wechselspannungsausgangssignalen erzeugt wird, additiv auf das von der jeweils anderen Geberspule erzeugte Wechselspannungssignal wirkt, wodurch sämtliche nachteiligen Auswirkungen des Störsignalverlaufs unterdrückt werden.

In Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Zündanlage dargestellt, bei der gleiche Bezugszahlen gleiche Bauelemente bezeichnen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dahingehend, daß die Geberspulen 1 und 2 nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet sind, wobei jedoch ihre Wirkungsweise gleich ist. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 wird durch die Parallelschaltung der Geberspulen I und 2 eine Verringerung der Induktivität des Zündsignalgenerators 101a erzielt, wodurch die Verzö-

H) gerung der Zündverstellung auf Grund der Induktivität bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine verringert wird.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Sekundärwicklungen der Zündspulen 1 und 2 zur Zündung einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine jeweils mit zwei Zündkerzen verbunden sind, können diese Ausführungsbeispiele auch zur Zündung einer Zweizylinder-Brennkraftmaschine verwendet werden, indem jeweils ein Anschluß der Sekundärwicklungen der Zündspulen 6 und 7 an Masse gelegt und lediglich der jeweils andere Anschluß der Sekundärwicklungen mit den entsprechenden Zündkerzen verbunden wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch zur Zündung einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine dahingehend ausgestaltet werden, daß die Rotoreinrichtung 3 mit zwei Vorsprüngen in gleichen Abständen von 180° zueinander versehen, die Geberspulen 1 und 2 zur abwechselnden Erzeugung von Wechselspannungssignalen in 180°-Intervallen für jede Umdrehung der Rotoreinrichtung 3 in einem Winkelabstand von 90° angeordnet, die Rotoreinrichtung 3 mit der halben Umlaufgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gedreht und die Sekundärwicklungen der Zündspulen 6 und 7 jeweils mit den zugehörigen beiden Zündkerzen verbunden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen, mit einer sich in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehbewegung drehenden, zumindest einen Vorsprung aufweisenden Rotoreinrichtung, mit zwei Geberspulen, die in der Nähe der Rotoreinrichtung derart versetzt angeordnet sind, daß bei jeder halben Kurbelwellenumdrehung abwechselnd jeweils ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Vorbeibewegung des zumindest einen Vorsprungs erzeugt wird, und mit einer den Geberspulen nachgeschalteten Signalverarbeiiungseinrichtung, die über zwei jeweils mit der Primärwicklung einer zugeordneten Zündspule verbundene Treiberschaltungen die Stromversorgung der beiden Zündspulen in Abhängigkeit von den Aussangssignalen der Geberspulen steuei t, wobei die Zündspuien mit ihren Sekundärwicklungen jeweils mit zumindest einer Zündkerze verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Geberspulen (1,2) elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet und jeweils mit entgegengesetzter Polung miteinander verbunden sind, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (iO2a) eine einzige Eingangsschaltung (103) aufweist, an der die einander überlagerten Ausgangssignale der Geberspulen (1, 2) anliegen, und daß das Ausgangssignal der Eingangsschaltung (103) der einen Treiberschaltung (105) direkt und der anderen Treiberschaltung (106) über eine Inverterschaltung (104) zugeführt werden.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Eingangsschaltung (103) ein Rechtecksignal ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberspulen (1, 2) um 180° gegeneinander versetzt sind und daß die Drehzahl der Rotoreinrichtung (3) der Kurbelwellendrehzahl entspricht.

4. Zündanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoreinrichtung (3) zwei Vorsprünge (3a) aufweist und sich mit halber Kurbelwellendrehzahl dreht.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorsprünge um 180° und die beiden Geberspulen (1, 2) um 90° jeweils gegeneinander versetzt sind.