DE2925344A1 - Kontaktlose zuendanlage fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Kontaktlose zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

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DE2925344A1 DE19792925344 DE2925344A DE2925344A1 DE 2925344 A1 DE2925344 A1 DE 2925344A1 DE 19792925344 DE19792925344 DE 19792925344 DE 2925344 A DE2925344 A DE 2925344A DE 2925344 A1 DE2925344 A1 DE 2925344A1
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    • Y02T10/40—Engine management systems

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine kontaktlose oder elektronische Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen, die insbesondere elektronisch die Leitung oder das Ein-Aus-Verhältnis eines Halbleiter-Schalters steuert, um den Zündtakt bzw. die Zündpunkteinstellung der Brennkraftmaschine zu steuern.
Es gibt bereits eine kontaktlose Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen, bei der ein Halbleiter-Schalter, der einen Leistungstransistor aufweist, mit der Primärwicklung einer Zündspule verbunden und periodisch ein- und ausgeschaltet ist, um eine Hochspannung an der Sekundärwicklung der Zündspule zu induzieren, so daß diese
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Hochspannung an die Zündkerzen der Brennkraftmaschine verteilt werden kann. In der herkömmlichen kontaktlosen Zündanlage dieser Art wird die Zeitdauer, während der der Leistungstransistor eingeschaltet und dann ausgeschaltet ist, konstant gehalten und entspricht einem vorbestimmten Kurbelwinkel unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die herkömmliche kontaktlose Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp hat daher den Nachteil, daß die Zeitdauer der Stromeinspeisung in den Leistungstransistor fortschreitend mit höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine abnimmt, und die Anzahl der Zündungen/Zeiteinheit nimmt mit wachsender Drehzahl der Brennkraftmaschine zu, was den für eine Zündung verfügbaren Energiebetrag verringert. Während dieser Nachteil vermeidbar ist, wenn der Binschaltwinkel für den Leistungstransistor ausreichend groß gewählt wird, um einen genügend großen Betrag der Zündenergie bei hohen Drehzahlen zu erzeugen, führt dieser Versuch zu einem anderen Nachteil, daß die Leistungsaufnahme bzw. der Leistungsverbrauch zwingend bei mittleren Drehzahlen der Brennkraftmaschine ansteigt.
Es gibt bereits ein Verfahren zum Steuern der Leitung oder des Ein-Aus-Verhältnisses eines Leistungstransistors in einer Zündanlage für eine Brennkraftmaschine (vgl. z. B. JP-OS 43-17131). Bei diesem Verfahren dient ein monostabiler Multivibrator (Monoflop) zum Steuern des Ein-Aus-Betriebes des Leistungstransistors. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine Fehlzündung der Brennkraftmaschine leicht auftritt, wenn das Kraftfahrzeug plötzlich startet oder angelassen wird, da bei einem derartigen Ereignis Schaltung sschwingungen auftreten. Das obige Verfahren hat auch den Nachteil, daß die Zündung nicht einer plötzlichen Ände-
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rung der Beschleunigung der Brennkraftmaschine folgen kann, so daß ein stabiles Zünden der Brennkraftmaschine unmöglich ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kontaktlose Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen anzugeben, die die gewünschten Zündeigenschaften bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine gewährleistet und die Leistungsaufnahme bei kleinen und mittleren Drehzahlen der Brennkraftmaschine möglichst klein machen kann.
Diese Aufgabe wird bei einer kontaktlosen Zündanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale von dessen kennzeichnendem Teil gelöst.
Die Erfindung sieht also eine kontaktlose Zündanlage vom Strom-ünterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen vor, mit
einem Rotor oder Läufer aus einem magnetischen Material, der synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine umläuft und einen ersten Fühler zum Erfassen des Zündwinkels aufweist,
einer Voreil-Steuereinrichtung zum Steuern der Voreilung des Zündtaktes der Brennkraftmaschine,
einer Halbleiter-Schalteinrichtung, die durch ein von der Voreil-Steuereinrichtung abgegebenes Zündsignal betätigbar ist, und
einer mit der Halbleiter-Schalteinrichtung verbundenen Zündspule,
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wobei die Voreil-Steuereinrichtung aufweist:
einen zweiten Fühler zum Erfassen einer vorbestimmten Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes,
einen dritten Fühler zum Erfassen einer vorbestimmten Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes,
einen ersten Integrierer,
der seinen Integrierbetrieb beginnt, sobald der zweite Fühler die Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt, und
der seinen Integrierbetrieb beendet, sobald der dritte Fühler die Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt,
um dadurch ein erstes Rampensignal zu erzeugen, einen zweiten Integrierer,
der seinen Integrierbetrieb beginnt, sobald der dritte Fühler die Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt, und
der seinen Integrierbetrieb beendet, sobald der zweite Fühler die Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt,
um dadμrch ein zweites Rampensignal zu erzeugen,
einen Addierer zum Erzeugen eines Ausgangssignales, das die Summe eines Signales eines vorbestimmten konstanten Pe-
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gels und des Ausgangssignales des zweiten Integrierers darstellt, und
einen Vergleicher, der ein Stromversorgungs-Startsignal an die mit der Zündspule verbundene Halbleiter-Schalteinrichtung abgibt, wenn der Pegel des Ausgangssignales des Addierers mit dem Pegel des Ausgangssignales des ersten Integrierers übereinstimmt,
wodurch ein stabiles Zünd-Steuersignal zur Halbleiter-Schalteinrichtung gespeist werden kann.
Die erfindungsgemäße kontaktlose Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen hat somit zusammenfassend wenigstens eine Impulsgebereinheit zum Erfassen einer vorbestimmten Höchst-Voreilstellung und einer vorbestimmten Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das derartige Voreilstellungen anzeigt. Aufgrund des Ausgangssignales des Impulsgebers werden ein erstes Rampensignal mit einem ersten Gradienten und ein zweites Rampensignal mit einem zweiten Gradienten erzeugt, und ein Signal, das die Summe eines Bezugssignales eines konstanten Pegels und des zweiten Rampensignales darstellt, wird in einem Vergleicher mit dem ersten Rampensignal verglichen. Wenn Pegel-Übereinstimmung zwischen diesen beiden Signalen erreicht ist, erzeugt der Vergleicher ein Steuersignal, das die Einschalt-Stellung eines Halbleiter-Schalters steuert, der den Zündtakt einstellt, so daß die Zeitdauer der Stromversorgung für die Zündung im wesentlichen über den Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine konstant gehalten werden kann.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Zünd-Steuerabschnittes in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kontaktlosen Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen,
Fig. 2(a) den Verlauf von Ausgangssignalen von bis 2(i) verschiedenen Schaltungsteilen in Fig. 1, um den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Schaltung zu erläutern,
Fig. 3 eine Kurve mit der Beziehung zwischen
der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Einschaltwinkel für den Leistungstransistor bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild mit dem Aufbau eines Beispieles des in Fig. 1 gezeigten Zündtakt-Stellers,
Fig. 5(a) den Verlauf von Ausgangssignalen von verbis 5(g) schiedenen Schaltungsteilen in Fig. 4, um
den Betrieb der in Fig. 4 dargestellten
Schaltung zu erläutern,
Fig. 6 eine Kurve mit der Stromaufnahme der Zündschaltung und der Zeitdauer der Stromeinspeisung in den Leistungstransistor abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
Fig. 7 den Verlauf des Ausgangssignales von dem
in Fig. 1 dargestellten Flipflop, wenn der
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Einschalt-Takt und der Ausschalt-Takt des in Fig. 1 dargestellten Leistungstransistors nicht voreilen, und
Fig. 8 den Verlauf des Flipflop-Ausgangssignales,
wenn es erforderlich ist, den Einschalt-Takt und den Ausschalt-Takt des in Fig. 1 dargestellten Leistungstransistors vorzurücken bzw. voreilen zu lassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der kontaktlosen Zündanlage vom Strom-ünterbrechungstyp nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1, die ein Blockschaltbild des Zünd-Steuerabschnittes der Zündanlage darstellt, erzeugt eine Impulsgebereinheit 1 zwei Ausgangssignale abhängig von der Drehung einer Brennkraftmaschine. Diese Impulsgebereinheit 1 umfaßt einen Rotor oder Läufer 2 aus magnetischem Material, der synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine umläuft und einen Flügel oder Vorsprung 2A auf einem Teil seines Außenrandes aufweist, einen ersten Impulsgeber 3 zum Erfassen einer Kurbelstellung entsprechend einer Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes, um dadurch ein Ausgangssignal E zu erzeugen, das die Höchst-Voreilstellung darstellt, und einen zweiten Impulsgeber 4 zum Erfassen einer Kurbelstellung entsprechend einer Mindest-VoreiIsteilung des Zündtaktes, um dadurch ein Ausgangssignal D zu erzeugen, das die Mindest-Voreilstellung anzeigt. Das vom ersten Impulsgeber 3 abgegebene Ausgangssignal E hat eine Folge von Impulsen, deren jeder einer Umdrehung des Rotors 2 entspricht, wie dies in Fig. 2(a) gezeigt ist. Das vom zweiten Impulsgeber 4 abgegebene Ausgangssignal D umfaßt eine Folge von Impulsen, deren jeder um eine Zeitdauer k..T von dem entsprechenden Impuls des Ausgangssignales E des
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ersten Impulsgebers 3 verzögert ist, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist. Ein RS-Flipflop 5 ist mit der Impulsgebereinheit 1 verbunden, um an seinem Q-Ausgangsanschluß ein Ausgangssignal Q zu erzeugen. Dieses Ausgangssignal Q hat einen Verlauf, wie dieser in Fig. 2(c) gezeigt ist, in der das Signal abhängig vom Ausgangssignal E des ersten Impulsgebers 3 anzusteigen und abhängig vom Ausgangssignal D des zweiten Impulsgebers 4 abzufallen beginnt. Entsprechend hat ein vom Q-Ausgangsanschluß des RS-Flipflops 5 abgegebenes Ausgangssignal Q einen in Fig. 2(d) gezeigten Verlauf.
Der Q-Ausgangsanschluß des RS-Flipflops 5 ist über eine Diode 6 mit einem Verbindungspunkt von Basiswiderständen 7 und 8 für einen Steuertransistor T- verbunden, der in einer Vorstufe eines Leistungstransistors T2 vorgesehen ist, so daß bei ein- bzw. ausgeschaltetem Steuertransistor T1 der Leistungstransistor T2 aus- bzw. eingeschaltet ist. Eine Zündspule 9 besteht aus einer Primärwicklung 91 und einer Sekundärwicklung 92. Die Primärwicklung 91 der Zündspule 9 ist an ihrem einen Ende mit dem Basiswiderstand 7 für den Steuertransistor T1 zusammen mit einem Ende der Sekundärwicklung verbunden und an ihrem anderen Ende an den Kollektor des Leistungstransistors T„ angeschlossen. Das andere Ende der Sekundärwicklung 92 der Zündspule 9 ist mit einem Anschluß einer Zündkerze 10 verbunden, die mit ihrem anderen Anschluß geerdet ist.
Ein erster Rampensignalgenerator 11 und ein zweiter Rampensignalgenerator 12 sind gemeinsam mit dem Q- und Q-Ausgangsanschluß des RS-Flipflops 5 verbunden, um einen Integrations- und Rücksetzzyklus zu wiederholen, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Ein Vergleicher 13 vergleicht die Ausgangssignale vom ersten und vom zweiten Rampensignalgene-
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rator 11 bzw. 12, und der Ausgangsanschluß des Vergleichers 13 ist über eine Diode 14 mit dem Verbindungspunkt der Basiswiderstände 7 und 8 für den Steuertransistor T. verbunden. Diese Bauteile 11, 12 und 13 bewirken eine Voreilung des Einschalt-Taktes des Leistungstransistors T„. Ein Zündtakt-Steller 15 ist auch mit dem Q- und Q-Ausgangsanschluß des RS-Flipflops 5 verbunden, um ein Ausgangssignal zum Vorrücken des Zündtaktes zu erzeugen, und dieses Ausgangssignal liegt an der Basis des Steuertransistors T1 über Dioden 16 und 14. Dieser Zündtakt-Steller dient zum Bestimmen des Einschalt-Taktes (Einschalt-Zeitsteuerung) des Leistungstransistors T2.
Im Betrieb beginnt der erste Rampensignalgenerator 11 seine Integrieroperation, sobald das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 von seinem niederen Pegel in seinen hohen Pegel gebracht ist, und er wird rückgesetzt, sobald das Signal Q wieder den niederen Pegel annimmt. Daher wird ein Ausgangssignal U mit dem in Fig. 2(e) gezeigten Verlauf vom ersten Rampensignalgenerator 11 abgegeben. Andererseits beginnt der zweite Rampensignalgenerator 12 seine Integrieroperation, sobald das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 von seinem hohen Pegel auf seinen niederen Pegel kommt, also entgegengesetzt zum ersten Rampensignalgenerator 11. Der zweite Rampensignalgenerator 12 beendet seine Integrieroperation, sobald das Signal Q wieder seinen hohen Pegel annimmt, und er hält den integrierten Wert, bis das Signal Q von seinem hohen Pegel in seinen niederen Pegel übergeht. Daher wird ein Ausgangssignal V mit dem in Fig. 2(f) gezeigten Verlauf vom zweiten Rampensignalgenerator 12 abgegeben. Eine Spannung Vn, eines vorbestimmten konstanten Pegels wird zu der vom ersten Rampensignalgenerator 11 abgegebenen Ausgangssignalspannung U addiert, um eine Signalspannung W mit einem in Fig. 2(g) gezeigten Verlauf zu erzeugen. Diese Signalspannung W wird im Vergleicher 13 mit
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der AusgangsSignalspannung V des konstanten Pegels verglichen, die vom zweiten Rampensignalgenerator 12 abgegeben wird. Dieser Vergleicher 13 ist so aufgebaut, daß er ein Ausgangssignal X eines niederen Pegels erzeugt, wenn der Pegel der Summenspannung W höher als der Pegel der Signalspannung V ist. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner als eine vorbestimmte Einstellung ist, erzeugt der Vergleicher 13 kontinuierlich das Ausgangssignal X eines hohen Pegels, wie dies in Fig. 2(h) gezeigt ist, da die Summe W der Ausgangssignalspannung ü des ersten Rampensignalgenerators 11 und die Spannung Vn, des konstanten Pegels nicht die Ausgangssignalspannung V des zweiten Rampensignalgenerators 12 überschreitet. Wenn jedoch die Drehzahl der Brennkraftmaschine die vorbestimmte Einstellung überragt, überschreitet der Pegel der Summenspannung W den Pegel der Signalspannung V in einem Punkt P in Fig. 2(g), und das Ausgangssignal X des Vergleichers 13 wird auf seinen niederen Pegel gebracht und dort während einer Zeitdauer t gehalten, in der der Pegel der Summenspannung W höher als der Pegel der Signalspannung V ist, wie dies in Fig. 2(h) dargestellt ist.
Wie in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt ist, sei angenommen, daß die Zeitdauer für eine Umdrehung des Rotors T beträgt, und daß die Verhältnisse der Zeitintervalle zwischen dem Impulssignal D des Impulsgebers 3 und dem Impulssignal E des folgenden Impulsgebers 4 und zwischen dem Impulssignal E und dem nächsten Impulssignal D zur Zeitdauer T jeweils k. bzw. k2 betragen. Wie bereits oben erläutert wurde, ist der Pegel der Rampen-Ausgangssignalspannung V des zweiten Rampensignalgenerators 12 (vgl. Fig. 1) im Punkt P in Fig. 2(g) gleich dem Pegel der Summe W der Spannung V„
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und der Rampen-Ausgangssignalspannung U des ersten Rampensignalgenerators 11 (vgl. Fig. 1). Aus dieser Beziehung wird die folgende Gleichung (1) erhalten:
k T (k„T - t)
— = — +V (1),
tan ß tan oc
mit cc, ß = in Fig. 2 (e) bzw. 2(f) gezeigte Winkel.
Durch Umformen der obigen Gleichung (1) ergibt sich für die Zeitdauer t, während der das Ausgangssignal X des Vergleichers 13 auf seinem niederen Pegel gehalten wird:
k k
t = ( - ί ) T + V tan OC (2) .
tan ot tan ß
Wenn die Winkel «X und ß so bestimmt werden, daß die Beziehung
k k
( ί 3—) = ο
tan OC tan ß
gilt, wird der Wert von t unabhängig vom Wert von T konstant gehalten, der der Kehrwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine in Umdrehungen/min ist.
Das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 und das Ausgangssignal X des Vergleichers 13 liegen über ein ODER-Glied aus Dioden 6 und 14 an dem Verbindungspunkt der Basiswiderstände 7 und 8 für den Steuertransistor T1. Als Folge tritt ein Ausgangssignal M mit dem in Fig. 2(i) gezeigten Ver-
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lauf an diesem Verbindungspunkt auf und stellt die logische Summe der Signale Q und X dar. Aus Fig. 2(i) folgt, daß der Steuertransistor T- in seinem ausgeschalteten Zustand und der Leistungstransistor T„ in seinem eingeschalteten Zustand im unteren Pegelteil des Signales M ist. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner als die vorbestimmte Einstellung ist und das Ausgangssignal X des Vergleichers 13 seinen hohen Pegel hat, wird der Leistungstransistor T2 eingeschaltet, sobald das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 verschwindet. Wenn andererseits die Drehzahl der Brennkraftmaschine die vorbestimmte Einstellung überschreitet, wird der Leistungstransistor T„ eingeschaltet, sobald das Ausgangssignal X des Vergleichers 13 auf seinen tiefen Pegel abfällt. Daher ist bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl, die tiefer als die vorbestimmte Einstellung ist, der Leistungstransistor T„ eingeschaltet, sobald das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 vom hohen Pegel in seinen niederen Pegel übergeht, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, d. h. bei der durch die Stellung des Impulsgebers 3 festgelegten größten Voreil-Stellung. Andererseits eilt bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl, die höher als die vorbestimmte Einstellung ist, der Einschalt-Takt des Leistungstransistors T„ proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine vor, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild mit dem Aufbau des Zündtakt-Stellers 15. In Fig. 4 beginnt ein erster Integrierer 17 seine Integrieroperation abhängig vom Anstiegsteil des Ausgangssignales Q des RS-Flipflops 5 und wird abhängig vom Abfallteil des Signales Q rückgesetzt. Ein Summierer oder Addierer 18, der ein Operationsverstärker sein kann, erzeugt die Summe aus dem Ausgangssignal des ersten Integrierers 17, das über einen Widerstand 19 zugeführt ist, und aus einer vorbestimmten konstanten Spannung V1, die vom Ausgangssignal
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Q des RS-Flipflops 5 über einen Widerstand 20 erhalten wird. Der Summierer 18 erzeugt ein Ausgangssignal J mit dem in Fig. 5(e) gezeigten Verlauf.
Die Ausgangssignale Q und Q des RS-Flipflops 5 liegen an einem zweiten Integrierer 21 in Fig. 4. Dieser zweite Integrierer 21 beginnt seine Integrieroperation abhängig vom Anstiegsteil des Signales Q und beendet seine Integrieroperation abhängig vom Abfallteil des Signales Q, und die so erzeugte Integrationsspannung Vn, wird gehalten, bis der nächste Anstiegsteil des Signales Q auftritt. Dieser zweite Integrierer 21 erzeugt ein Ausgangssignal K mit dem in Fig. 5(f) gezeigten Verlauf. Ein Vergleicher 22 vergleicht das Ausgangssignal K des zweiten Integrierers 21 mit dem Ausgangssignal J des Summierers 18 und erzeugt ein Ausgangsimpulssignal H mit dem in Fig. 5(g) dargestellten Verlauf, wenn der Pegel des vom Summierer 18 eingespeisten Ausgangssignales J höher als der Pegel des vom zweiten Integrierer 21 abgegebenen Ausgangssignales K ist. Der Impuls im Ausgangsimpulssignal H des Vergleichers 22 liegt über die Diode 16 an der Basis des Steuertransistors T1, um den Zündtakt vorzurücken.
Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine tiefer als die vorbestimmte Einstellung ist, wird der Pegel des vom zweiten Integrierer 21 abgegebenen Ausgangssignales K höher als der Pegel des vom Summierer 18 abgegebenen Ausgangssignales J, und der Vergleicher 22 erzeugt kein Ausgangssignal H. D. h., das Ausgangssignal H tritt nicht vom Vergleicher 22 auf, da die Integrations-Ausgangsspannung V_ des zweiten Integrierers 21 höher als die Ausgangsspannung V„ des Summierers 18 ist. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine so stark ansteigt, daß die Integrations-Ausgangsspannung V-. des zweiten Integrierers 21 zwischen der konstanten Spannung V1 und der hoch-
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sten Integrationsspannung V2 liegt, erzeugt der Vergleicher 22 den Zündtakt-Voreilimpuls H entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter so stark ansteigt, daß die Integrations-Ausgangsspannung V^ des zweiten Integrierers 21 nunmehr tiefer als die konstante Spannung V1 ist, erzeugt der Vergleicher 22 seinen Ausgangsimpuls H, sobald die Integrierer 17 und 21 ihre Integrieroperation beginnen. Auf diese Weise gibt der Vergleicher 22 seinen Ausgangsimpuls H bei der höchsten Voreilstellung des Zündtaktes ab, und selbst wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter ansteigt, rückt der ansteigende Signalteil des vom Vergleicher 22 abgegebenen Ausgangsimpulses H nicht über den abfallenden Signalteil des Ausgangssignales Q des RS-Plipflops 5 vor.
Vom Zündtakt-Steller 15 wird kein Impuls H erzeugt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine niedrig ist, wie im folgenden näher erläutert wird. In diesem Drehzahlbereich wird der Ausschalttakt des Leistungstransistors T2 durch den Anstiegstakt des Signales Q bestimmt. Mit einem weiteren Anstieg der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird der Impuls H vom Zündtakt-Steller 15 abgegeben und in die Basis des Steuertransistors T1 gespeist, so daß dieser Transistor T1 unabhängig vom Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 5 eingeschaltet wird. Deshalb rückt der Ausschalttakt des Leistungstransistors T„ über die Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes vor, wie dies in Fig. gezeigt ist. Mit einem weiteren Anstieg in der Drehzahl der Brennkraftmaschine fällt der Ausschalttakt des Leistungstransistors T2 schließlich mit der Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes zusammen und eilt oder rückt nicht weiter vor, selbst wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiterhin ansteigt.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Einschaltwinkel
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für den Leistungstransistor T und der Drehzahl der Brennkraftmaschinen in Umdrehungen/min. In Fig. 3 ist die Höchst-Voreilstellung des durch den ersten Impulsgeber 3 bestimmten Zündtaktes so gezeigt, daß sie 40 vor dem oberen Totpunkt (BTDC) entspricht, während die Mindest-Voreilstellung des durch den zweiten Impulsgeber 4 bestimmten Zündtaktes so dargestellt ist, daß sie 5° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) entspricht, um dies beispielsweise zu erläutern. Die den beginnenden Takt der Spannungsversorgung in die Zündspule 9 darstellende Versorgungsspannungs-Start-Kennlinie, d. h. der Einschalt-Takt des Leistungstransistors T„, wird bei der Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes in einem Drehzahlbereich Y gehalten, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine tiefer als z. B. ca. 1400 U/min ist. In einem höheren Drehzahlbereich Z rückt der Einschalt-Takt des Leistungstransistors T„ linear proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine vor. Andererseits wird die Zündtakt-Kennlinie, d. h. der Ausschalt-Takt des Leistungstransistors T„, bei der Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes in einem Drehzahlbereich A gehalten, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine tiefer als z. B. ca. 1900 U/min ist. In einem höheren Drehzahlbereich B von ca. 1900 U/min bis z. B. ca. 3300 U/min eilt oder rückt der Ausschalt-Takt des Leistungstransistors T2 linear proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine vor. In einem noch höheren Drehzahlbereich C, der ca. 3300 U/min überschreitet, wird der Ausschalt-Takt des Leistungstransistors T2 bei der Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes gehalten. Das Intervall zwischen der Versorgungsspannungs-Start-Kennlinie und der Zündtakt-Kennlinie entspricht dem Einschaltwinkel für den Leistungstransistor T .
In Fig. 6 ist der Einschaltwinkel für den Leistungstransistor T2 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Aus Fig.
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6 folgt, daß mit kleinerer Drehzahl der Brennkraftmaschine die Zeitdauer der Stromeinspeisung in den Leistungstransistor T2 länger ist, da der Einschaltwinkel für den Leistungstransistor T„ bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl tiefer als ca. 1400 U/min (vgl. oben) konstant ist. Selbst wenn folglich die niedere Spannung beim Anlassen der Brennkraftmaschine durch Betätigen des Anlassers angelegt wird, kann ein Strom einer zur Sättigung der Zündspule 9 ausreichenden Stärke in die Zündspule 9 gespeist werden, um dadurch das Zündverhalten der Zündkerze 10 zu gewährleisten. In diesem niederen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine hat der Einschaltwinkel für den Leistungstransistor T„ den konstanten Wert entsprechend dem Intervall zwischen der Höchst-Voreilstellung und der Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes bzw. der Zünd-Zeitsteuerung. Da dieses Intervall durch die mechanischen Stellungen der Impulsgeber 3 und 4 bestimmt wird, kann die gewünschte stabile Zündtakt-Steuerung zuverlässig erzielt werden, ohne nachteilhaft beeinflußt zu sein durch Schwankungen in der Versorgungsspannung in der Brennkraftmaschinen-Anlaßstufe, Schwankungen in der Drehzahl der Brennkraftmaschine bei sehr tiefen Drehzahlen, Schwierigkeiten der Integrier- und Summieroperationen aufgrund erhöhter Zeitdauern oder Perioden und anderen Faktoren. Im Drehzahlbereich von ca. 1900 U/min bis ca. 3300 U/min eilt oder rückt der Einschalt-Takt des Leistungstransistors T„ proportional zum Anstieg in der Drehzahl der Brennkraftmaschine vor. In diesem Drehzahlbereich eilt oder rückt in ähnlicher Weise auch der Ausschalt-Takt des Leistungstransistors T„ mit dem Anstieg in der Drehzahl der Brennkraftmaschine vor, und die Zeitdauer der Spannungsversorgung zum Leistungstransistor T2 wird ggf. etwas mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine verkürzt. Jedoch ist diese Tendenz vernachlässigbar und hat keinen wahrnehmbaren nachteilhaften Einfluß auf das Zündverhal-
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ten. Im hohen Drehzahlbereich höher als ca. 3300 U/min ist der Ausschalt-Takt des Leistungstransistors T„ bei der Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes festgelegt, und der Einschalt-Takt eilt oder rückt lediglich proportional mit dem Anstieg in der Drehzahl der Brennkraftmaschine vor. In diesem Drehzahlbereich ist deshalb die Zeitdauer der Spannungsversorgung zum Leistungstransistor T„ im wesentlichen konstant. Da so die Versorgungsspannungs-Zeitdauer im wesentlichen auf einen konstanten Wert im mittleren und hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine gesteuert ist, wächst der Stromverbrauch oder die Stromaufnahme mit der steigenden Drehzahl der Brennkraftmaschine, so daß die zur Zündung im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erforderliche Zünd- oder Funkenenergie ausreichend erzeugt werden kann, und die vom Leistungstransistor im mittleren Drehzahlbereich abgegebene Wärme kann auch auf einen möglichst kleinen Wert verringert werden.
Beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Zündverhalten im wesentlichen bei einer Mindest-Stromaufnahme durch den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine einschließlich der Brennkraftmaschinen-Anlaßstufe und der Brennkraftmaschinen-Drehung bei hohen Drehzahlen konstant gehalten werden. Daher sind die Zündspule und der Leistungstransistor, die bei der erfindungsgemäßen Zündanlage verwendet werden, kleiner und weniger aufwendig als die entsprechenden Bauteile in herkömmlichen Zündanlagen.
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Leerseite

Claims (4)

  1. Ansprüche
    Kontaktlose Zündanlage vom Strom-Unterbrechungstyp für Brennkraftmaschinen, mit
    - einem Rotor aus einem magnetischen Material, der synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine umläuft und einen ersten Fühler zum Erfassen des Zündwinkels hat,
    - einer Voreil-Steuereinrichtung zum Steuern der Voreilung des Zündtaktes der Brennkraftmaschine,
    - einer Halbleiter-Schalteinrichtung, die durch ein von der Voreil-Steuereinrichtung abgegebenes Zündsignal betätigbar ist, und
    - einer mit der Halbleiter-Schalteinrichtung verbundenen Zündspule,
    dadurch
    gekennzeichnet,
    daß die Voreil-Steuereinrichtung aufweist:
    - einen zweiten Fühler (3) zum Erfassen einer vorbestimmten Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes,
    - einen dritten Fühler (4) zum Erfassen einer vorbestimmten Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes,
    - einen ersten Integrierer (21),
    der seinen Integrierbetrieb beginnt, sobald der zweite Fühler (3) die Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt, und
    der seinen Integrierbetrieb beendet, sobald der dritte Fühler (4) die Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt,
    um ein erstes Rampensignal zu erzeugen, 81-(A 3868-03)-E
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    - einen zweiten Integrierer (17),
    der seinen Integrierbetrieb beginnt, sobald der dritte Fühler (4) die Mindest-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt, und
    der seinen Integrierbetrieb beendet, sobald der zweite Fühler (3) die Hochst-Voreilstellung des Zündtaktes erfaßt,
    um ein zweites Rampensignal zu erzeugen,
    - einen Summierer (18), der ein Ausgangssignal erzeugt, das die Summe eines Signales eines vorbestimmten konstanten Pegels und des Ausgangssignales des zweiten Integrierers (17) darstellt, und
    - einen Vergleicher (22), der ein Strom- bzw. Spannungsversorgungs-Startsignal an die mit der Zündspule (9) verbundene Halbleiter-Schalteinrichtung (T_) legt, wenn der Pegel des Ausgangssignales des Summierers (18) mit dem Pegel des Ausgangssignales des ersten Integrierers (21) zusammenfällt.
  2. 2. Kontaktlose Zündanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    - einen mit den Eingängen des ersten und des zweiten Integrierers (21, 17) verbundenen Zündtakt-Steller (15) zum Einspeisen eines Ausschaltsignales in die Halbleiter-Schalteinrichtung (T„) .
  3. 3. Kontaktlose Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Leitungsverhältnis, das das Verhältnis zwischen der Einschalt-Zeitdauer und der Ausschalt-Zeitdauer der Halbleiter-Schal teinrichtung (T„) darstellt, entsprechend dem Wert bei der Höchst-Voreilstellung des Zündtaktes im niederen Dreh-
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    ORIGINAL INSPECTED
    zahlbereich in der Nähe der Leerlauf-Drehzahl der Brennkraftmaschine gewählt ist.
  4. 4. Kontaktlose Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zündtakt-Steller (15) mit dem ersten und dem zweiten Integrierer (21, 17) zusammengeschaltet ist.
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