DE3000627C2

DE3000627C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3000627C2
Application number: DE3000627A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Katsuta Katada; Yoshito Mito Kyogoku
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-01-10
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1984-01-26
Also published as: JPS5593964A; US4292942A; JPS5751548B2; DE3000627A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine Zündanlage, die den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine elektronisch verstellt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es wurde bereits darauf hingewiesen (vgl. US-PS 02 146), daß ein monostabiler Multivibrator (Monoflop) verwendet wird, um einen Endstufen-LeJstungs transistor fur eine feste Zeitdauer einzuschalten. Diese herkömmliche Anlage hat den Vorteil, daß die Erzeugung eines Funkens stabil für niedere und hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine und die Stromaufnahme bei niederer Drehzahl verringert ist, da der Primärstrom immer zur Zündspule für eine feste Zeitdauer geschickt ist; sie hat jedoch den Nachteil, daß der Zündzeitpunkt leicht unregelmäßig aufgrund eines unregelmäßigen Betriebes des monostabilen Multivibrators wird, da die Zündung eingeleitet wird, nr^hdem der Einsatzzeitpnnkt bestimmt wurde und der monostabile Multivibrator seinen quasistabilen Zustand erreicht hat Wenn v, Jterhin die pulsierende Drehung während niedriger Drehzahl be-virkt, daß die Brennkraftmaschinen-Drehung rasch abfällt und der Betrieb in die Nähe des oberen Totpunktes der Brennkraftmaschine kommt, entsteht ein übermäßig früher Zündzeitpunkt

Eine andere herkömmliche Anlage (vgl. US-PS 35 87 552) mit einem monostabüen Multivibrator zum Ausschalten eines Endstufen-Leistungstransistors einer Zündsteuerungsschaltung fur eine feste Zeitdauer hat jedoch den Nachteil, daß die Stromstärke bei niederer Drehzahl der Brennkraftmaschine groß ist, wobei die Stromaufnahme einen Höchstwert erreicht, so daß die Wärmeerzeugung in der Zündspule und im Leistungstransistor gesteigert ist.

Aus der DE-OS 26 54 705 ist ein Zündsteuersystem bekannt, bei dem der Zündzeitpunkt der •Brennkraftmaschine durch Ändern der Neigung der beiden Flanken gesteuert wird, die unter Verwendung der Ladung und Entladung eines einzigen Kondensators gebildet ist wobei als Parameter die Drehzahl der Maschine verwendet wird. Mit der aus der DE-OS 26 54 705 bekannten Steueranordnung ist jedoch nur die Steuerung des Zündzeitpunkts abhängig von der Drehzahl möglich. Dazu wird eine logische Summe der Signale V₃ und W gebildet (vgl. Fig.3), die alle 180° ausgegeben werden, um den Zündzeitpunkt für die jeweiligen Zylinder zu bestimmen.

Aus der DE-OS 26 36 235 ist ein Zündsteuersystem bekannt bei dem zwei Sägezarmsignale durch Verwendung der Ausgangssignale von Impulsgebern gebildet werden, die den maximalen Voreilwinkel und eine Stellung bestimmen, bei der zum maximalen Voreilwinkel ein Winkel α hinzuaddiert wird, wobei der Zündzeitpunkt der Maschine durch Vergleich der beiden Sägezahnsignale gesteuert wird. Auch bei dieser Zündsteuerschaltung wird lediglich der Zündzeitpunkt in Anpassung an die Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert.

Somit ist durch keine der genannten Druckschriften eine Zündanlage angegeben, mit der der Einsatzzeitpunkt des Zündspulen-Primärstroms steuerbar ist.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen anzugeben, die außer dem Zündzeitpunkt auch den Einsatzzeitpunkt des Zündspulen- Primärstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl steuern kann.

Die Lösung ergibt sich aus Oberbegriff und Kennzeichen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist die Zündanlage für Brennkraftmaschinen auf:

Einen Impulsgeber zum Erzeugen positiver und negativer Ausgangsimpulse abhängig von der Drehung der Kurbeiwelle der Brennkraftmaschine,
einen ersten Sägezahngenerator, der ein erstes Sägezahnsignal abhängig vom positiven Ausgangsimpuls des Impulsgebers erzeugt und

einen zweiten Sägezahngenerator, der ein zweites Sägezahnsignal abhängig vom negativen Ausgangsimpuls des Impulsgebers erzeugt, wobei ausgehend von den beiden Sägezahnsignalen der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gesteuert wird und ist gekennzeichnet durch einen ersten Konstanten-Multiplizierer, der das erste Sägezahnsignal mit einer Konstanten multipliziert, einen zweiten Konstanten-Multiplizierer, der das zweite Sägezahnsignal mit einer Konstanten multipliziert, einen ersten Vergleichen der das zweite Sägezahnsignal mit einem Signal vergleicht, das sich durch Addition des Ausgangssignals des ersten Konstanten-MuItiplizierers mit einer festen Spannung ergibt, um Ausgangssignale zu erzeugen, die den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine s; . .i und einen zweiten Vergleicher, der das ersto Sägw_ahnsigna! mit einem Signal vergleicht, das sirti durch Addition des Ausgangssignals des zweiten Konsianten-Multipliziprers mit einer festen Spann·- g ergibt, um ein Ausgangssigna! zu erzeuge- das ilen Einsatzzeitpunkt des Zündspulen-Primärstroms sijuert

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen

Es ist insbesondere vorteilhaft, daß der ersie und der zweite Konstanten-Multiplizierer jeweils einen Widerstands-Spannungsteiler aufweisen, daß ein Flipflop zwischen einem Ausgangsanschluß des Impulsgebers und dem ersten und zweiten Sägezahnsignalgenerator eingeschaltet ist und daß der erste Vergleicher einen Ausgangsanschluß hat, der über eine Diode an einen Ausgangsanschluß des Flipflops und an die Basis eines Steuertransistors für den Zündspulen-Primärstrom angeschlossen ist und daß der zweite Vergleicher einen Aüägängsänsehiüß bsi, der über είπε Diode an den anderen Ausgangsanschluß des Flipflops und an die Basis des Steuertransistors angeschlossen ist Durch die letztere Maßnahme ist in einfacher Weise das Problem bewältigt, daß bei niedrigen Drehzahlen unterhalb einer Leeriaufdrehzahl die Ausgangssignale der Sägezahnsignalgeneratoren leicht in die Sättigung der Spannungs- ίο quelle geraten, wodurch ein vollständiges Betriebsverhalten unmöglich würde.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der *5 Erfindung,

F i g. 2 ein Signaldiagramm mit dem Verlauf von Betriebssignalen in der Schaltung der F i g. 1 und

Fig. 3 eine Kurve zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Brennkraftmaschinen-Drehzahl und dem >» Vor- oder Γ rühzündwinke!

In der Fig.! ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das einen Impulsgeber 1 zum Erfassen der Drehstellung einer Kurbelwelle und ein mit dem Ausgangsanschluß des Impulsgebers 1 verbündenes Flipflop 4 hat. Der Impulsgeber 1 erfaßt eine Änderung eines Magnetflusses, der durch einen magnetischen Läufer (Rotor) hervorgerufen ist. der synchron mit der Kurbelwelle um'äuft, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Ein Ausgangsanschluß deseo Fiipflops 4 ist-mit einem ersten Sägezahnsignalgenerator 5 verbunden, und der andere Ausgangsanschluß ist an einen zweiten Sägez'ahnsignaigenerator 6 angeschlossen. Der erste Sägezahnsignalgenerator 5 ist mit einem ersten Konstanten-Multiplizierer 7 und weiterhin mit einem zweiten Vergleicher 10 verbunden. In ähnlicher Weise sind dem zweiten Sägezahnsignalgenerator 6 ein zweiter Konstanten-Multiplizierer 8 und ein erster Vergleicher 9 nachgeschaltet.

Der erste Vergleicher S ist auch so angeschlossen, daß er ein Ausgangssignal das ersten Konstenten-Multiplizierers 7 aufnimmt und mit einer festen Spannung V_Oi angesteuert ist Der Ausgangsanschluß des ersten Vergleichers 9 ist an die Anoden von Dioden D1 und D 2 über einen Widerstand R1 angeschlossen. In ähnlicher Weise ist auch der zweite Vergleicher 10 so angeschlossen, daß er ein Ausgangssignal des zweiten Konstanten-Multiplizierers 8 aufnimmt und mit einer festen Spannung V02 angesteuert ist Der Ausgangsanschluß des zweiten Vergleichen: 10 ist mit der Kathode einer Diode D 4 verbunden. Die Anode der Diode D 4 ist zur Anode einer Diode D 3 und über einen Widerstand R 3 zur Basis eines Transistors TI geführt, der den Primärstrom einer Zündspule steuert. Die Diode D 4 wird von einer Strom- bzw. Spannungsquelle über einen Widerstand R 2 versorgt

Die Kathode der Diode Di ist mit dem einen Ausgangsanschluß des Flipflops 4 verbunden. Die Kathode der Diode D 2 ist λπ die Basis des Steuertransistors T2 angeschlossen, <*", ihrerseits über einen Widerstand R 4 geerdet ist Der Kollektor dieses Steuertransistors T2 wird von der Strom- bzw. Spannungsquelle über einen Widerstand R 5 versorgt, während der Emitter des Steuertransistors T2 an Erde angeschic-sen ist Der Kollektor des Steuertransistors 7" 2 ist weiterhin mit der Basis eines Schalttransistors Ti verbunden, dessen Emitter geerdet ist Der Kollektor des Schalttransistors Ti ist mit einer Zündspule 2 verbunden, die eine von der Strom- bz*.v. Spannungsquelle versorgte Primärwicklung und eine an eine Zündkerze 3 angeschlossene Sekundärwicklung aufweist

Im Betrieb erzeugt der Impulsgeber 1 (vgl. F i g. 2A) einen positiven Ausgangsimpuls bei einem bezüglich eines Voreilwinkels (entsprechend einem Zeitpunk: P) nacheilenden Zündzeitpunkt und einen negativer Ausgangsimpuls bei einem bezüglich des Voreilwinkels voreilenden Zündzeitpunkt, und diese Ausgangsim^ulse steuern das Flipflop 4 an. Das Flipflop 4 erzeugt dann positive und negative Ausgangssignale (vgl. F i g. 2B und 2C) abhängig von den Ausgangssignalen des Impulsgebers 1. Das Ausgangssignal mit dem in Fig.2B gezeigten Verlauf (vgl. V2 in Fig. 1) steuert den ersten Sägezahnsignalgenerator 5 an, der ein Sägezahnsignal erzeugt, wie dies in F i g. 2D dargestellt ist. während das Ausgangssignal mit dein in Fig.2C gezeigten Verlauf den zweiten Sägezahnsignalgenerator 6 ansteuert, der ein Sägezahnsignal mit dem in Fig.2E dargestellten Verlauf erzeugt

Das Ausgangssigna i des ersten Sägezahnsignaigenerators 5 wird mit einer Konstanten im ersten Kon-tanten-Multiplizierer 7 multipliziert, so daß die Voreilwinkel-Kennlinie mit dem Einsatzzeitpunkt des Schalttransistors ■**! für verschiedene Drehzahlen der Kurbelwelle übereinstimmt. Das multiplizierte Signal wird zur festen Spannung V01 beim ersten Vergleicher 9 addiert. Der erste Vergleicher 9 empfängt auch das Ausgangssignal des zweiten Sägezahnsignalgenerators 6, wie die.» oben erläutert wurde. Durch Aufnahme dieser in F i g< 2F gezeigten Signale vergleicht der erste Vergleicher 9 das erhöhte und multiplizierte Sägezahnsignal mit dem Sägezahnsignal vom Generator 6, erzeugt ein in F i g. 2G dargestelltes Ausgangssignal und bestimmt so eine Winkelstellung für den Zündzeitpunkt, die einem Kreuzungspunkt Pdes ersten und des zweiten Sägezahnsignals entspricht

Das in Fig.2E gezeigte Ausgar.gssignal des zweiten Sägezahnsignalgenerators 6 wird weiterhin mit einer Konstanten im zweiten Konsianten-Multiplizicrcr 8 multipliziert und bestimmt so den Einsatzzeitpunkt des Schalttransistors Ti für verschiedene Drehzahlen der Kurbelwelle. Das multiplizierte Signal wird zur festen Spannung Vm beim zweiten Vergleicher 10 addiert Wie weiter oben erläutert wurde, empfängt der zweite Vergleicher 10 auch das Ausgangssignal des ersten Sägezahnsignalgenerators 5. Durch Aufnahme-dieser in E-' ί g. 2t dargestellten Signale «'ergleicht der zweite Vcrgleicher 10 das erhöhte und multiplizierte Sägezahnsignal mit dem Sägezahnsignal vom ersten Sägezahnsignalgenerator 5 und erzeugt ein in F i g. 2f gezeigtes Ausgangssignal.

Das in Fig. 2G dargestellte Ausgangssignal des ersten Vergleichers 9 umfaßt eine Raust ^komponente; deshalb werden das in F i g. 2G gezeigte Signal und das in F i g. 2B dargestellte Signal einer UND-Verknüpfung unterworfen, um ein in Fig.2H dargestelltes Signal zu bilden. Weiterhin folgt bei niederen Drehzahlen unterhalb einer Leerlaufdrehzahl, daß die Ausgangssignale der Sägezahnsignalgeneratoren 5 und 6 leicht in die Sättigung der Spannungsquelle geraten, wodurch ein vollständiges Betriebsverhalten unmöglich wird. Um dieses Problem zu bewältigen, sind erfindungsgemäß der Steuertransistor TZ und der Schalttransistor T1 bei niedrigen Drehzahlen direkt durch das Ausgangssignal des Flipflop^ 4 mittels der Diode DZ gesteuert, so daß der Einsalzzeitpunkt auf einen konstanten Wert steuerbar ist Es wird bei niederer Drehzahl bevorzugt, daß der Konstanten-Multiplizierer aus einem Widerstands-Spannungsteiler besteht, da eines der Ausgangssignale der Vergleicher S und 10 immer auf einen niederen Pegel festgelegt werden kann, während das andere Ausgangssignal auf einen hohen Pegel festgelegt ist wenn die Sägezahnsignale gesättigt werden, um dadurch einen stabilen Betrieb bei niederen Drehzahlen zu gewährleisten.

Die Ausgangss'gnale der Vergleicher 9 und 10 werden iber die Dioden D2und D4 so verbunden,daß ein in Fig.2J gezeigtes Signal dem in Fig.2H gezeigten Signal folgt und in die Basis des Steuertransistors T2 eingespeist ist um den Schalttrarsistor Tl anzusteuern. Der Widerstand R 1 wirkt zum Schutz der Ausgangsschaltung Jes eisten Vergleichers9, wenn der erste Vergleicher 9 ein Hochpegel-Ausgangssignal erzeugt und das Flipflop 4 einen niederen Pegel des Ausgangssignals mit dem in Fig.2B gezeigten Verlauf «5 abgibt Die Widerstände R 2, R 3 und R 4 sind vorgesehen, um die Vorspannung des Steuertransistors T2 einzustellen, und der Widerstand kB ist eingefügt, um einen Basisslrom des Schalttransistors Ti zu leiten. Das Einschalten des Schalttransistors Tl bestimmt den Einsatzzeitpunkt der Zündspule 2. Zum Zündzeitpunkt wird der Schalttransistor TX ausgeschaltet, wodurch eine Hochspannung an der Zündspule mit der folgenden Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze 3 entsteht um dadurch die Brennkraftmaschine zu zünden.

Mit der oben beschriebenen Zündsteuerung ist es möglich, eine Zündanlage einer in Fig.3 gezeigten Kennlinie zu erzeugen, bei der für Kurbelwellen-Drehzahlen oberhalb eines bestimmten Wertes /V₀ der Einsatzzeitpunkt direkt proportional zur Drehzahl anwächst Der Zündzeitpunkt wird andererseits gemäß dem in Fig.2H gezeigten Signal bestimmt Demgemäß kann & ^cchalttransistor T1, der beim Einsatzzeitpunkt eingeschaltet und beim Zündzeitpunkt ausgeschaltet wird, für eine feste Zeitdauer leiten.

Mit der oben erläuterten Zündanlage, bei der Sägezahnsignale abhängig von den positiven und negativen Ausgangssignalen des Impulsgebers erzeugt werden, wird eines der Sägezahn-Ausgangssignale mit einem Signal verglichen, das durch Multiplizieren des anderen Ausgangssignais mit einer Konstanten und durch dessen Addition mit einer festen Spannung erhalten ist um den Zünd-Prir/iärstrom zu steuern, und das andere Ausgangssignal der Sägezahn-Ausgangssignale wird mit einem Signal verglichen, das durch Multiplizieren des einen Sägezahn-Ausgangssignals mit einer Konstanten und durch dessen Addition m>t einer festen Spannung erhalten ist, um die Zündstellung zu steuern, so daß dip Voreilwinkel-Kennlinie einfach elektronisch erhaJ'en werden kann und an die Brennkraftmaschinen-Drehzahl angepaßt ist Das elektronische Steuersystem kann kompakter und unempfindlicher gegenüber Alterungseinflüssen als das mechanische Steuersystem sowie sehr zuverlässig und haltbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen, mit

einem Impulsgeber zum Erzeugen positiver und negativer Ausgangsimpufse abhängig von der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, einem ersten Sägezahngenerator zum Erzeugen eines ersten Sägezahnsignals abhängig vom positiven Ausgangsimpuls des fmpulsgebers, und einem "0 zweiten Sägezahngenerator zum Erzeugen eines zweiten Sägezahnsignals abhängig vom negativen Ausgangsimpuls des Impulsgebers,
wobei ausgehend von beiden Sägezahnsignalen der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gesteuert ü wird, gekennzeichnet durch
einen ersten Konstanten-Multiplizierer (7), der das erste Sägezahnsignal (v₄) mit einer Konstanten multipliziert,

einen zweiten Konstanten-Multiplizierer (8), der das zweite Sägezahnsignal (V₅) mit einer Konstanten multipliziert,

einen ersten Vergleicher (9), der das zweite Sägezahnsignal (V₅) mit einem Signal vergleicht, das sich durch Addition des Ausgangssignals des ersten Konstanten-Multiplizierers (7) mit einer festen Spannung fVoi) ergibt, um Ausgangssignale (V₆, v₈) zu erzeugen, die den Zündzeitpunk: der Brennkraftmaschine steuern, und

einen zweiten Vergleicher (10), der das erste Sägezahnsignal (v₄) mit einem Signal vergleicht, das sich durch,- ddition des Ausgangssignals des zweiten Konstanten-Multiplizierers (8) mit einer festen Spannung (V™) ergibt, um ein A "sgangssigna! (vj) zu erzeugen, das den Emsatrreitp-inkt des Zündspulen-Primärstroms steuert.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Konstanten-Multiplizierer (7 bzw. 8) jeweils einen Widerstands-Spannungsteiler aufweinen.

3. Zündanlage nach .Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Flipflop (4) zwischen einem Ausgangsanschluß des Impulsgebers (1) und dem ersten und zweiten Sägezahnsignalgenerator (5,6).

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Vergleicher (9) einen Ausgangsanschluß hat, der über eine Diode (DX) an einen Ausgangsanschluß des Flipflops (4) und über eine Diode (D 2) an die Basis eines Steuertransistors (T2) so für den Zündspulen-Primärstrom angeschlossen ist, und

daß der zweite Vergleicher (10) einen Ausgangsanschluß hat, der über Dioden (D 3, D 4) an den anderen Ausgangsanschluß des Flipflops (4) und über die Diode (D 4) an die Basis des Steuertransistors (I Z)angeschlossen ist.