DE3008066A1 - Schaltungsanordnung zur zuendung von brennkraftmaschinen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur zuendung von brennkraftmaschinen

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Description

R. 6113
18.2.1980 Ws/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Schaltungsanordnung zur Zündung von Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus- von einer Schaltungsanordnung zur Zündung von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei den bekannten Zündanlagen sind Spannungsversorgungj Zündspule 3 Zündverteiler, elektronisches Schaltgerät und die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des elektronischen Schaltgerätes elektrisch miteinander verbunden und im Motorraum des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die Steuereinrichtung für das Schaltgerät ist dabei im Motorraum starken Beanspruchungen durch Temperaturwechsel und Erschütterungen sowie durch Störfelder und hochfrequente Störspannungen ausgesetzt, die sich insbesondere bei Verwendung von elektronischen Rechnern zur Bestimmung des Zündzeitpunktes unangenehm auswirken. Ein elektronischer Rechner für die Steuereinrichtung des Zündzeitpunktes läßt sich im Motorraum nicht ausreichend gegen elektrische bzw. elektromagnetische Störungen absichern, die insbesondere durch die Funken an den Zündkerzen auftreten.
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Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch störempfindliche Steuereinrichtungen für die Zündung im Kraftfahrzeug verwendet werden können, da die empfindlichen Teile der Steuereinrichtung durch Lichtleiter von den übrigen, unempfindlichen Teilen der Zündanlage elektrisch abgekoppelt werden können, indem sie sich außerhalb des Motorraumes an beliebiger, abgeschirmter und temperaturgeschützter Stelle anordnen lassen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die gegen Störfelder nicht mehr abzuschirmenden Lichtleitungen in einfacher Weise in einem Kabelbau des Kraftfahrzeuges mitgeführt werden können. Außerdem läßt sich eine solche Steuereinrichtung auch noch mit einer Diebstahlsicherung ergänzen, die über einen weiteren Lichtleiter von außen mit einer kodierten Lichtimpulsfolge ein- und ausgeschaltet werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Steuereinrichtung mit einem Mikroprozessor zu versehen, in dem eine eingespeicherte, drehzahlabhängige Verstellinie für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine eingegeben ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau einer Zündanlage mit Lichtleitern.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles
In der Zeichnung ist eine elektronische Zündanlage für eine l-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Sie besteht aus einem Steuergeber 10, einer Steuereinrichtung 11, einem Leistungsteil 12 und einer Zündkerze 13. Das Leistungsteil ist mit der Anschlußklemme 14 an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen und die Steuereinrichtung 11 ist mit der Klemme 15 an eine konstante Gleichspannung angeschlossen, sofern nicht innerhalb der Steuereinrichtung 11 eine Gleichspannungsstabilisierung vorgesehen ist. Das Leistungsteil 12 enthält eine Zündspule 16, deren Sekundärwicklung 16a über ein Zündkabel 17 mit der Zündkerze 13 verbunden ist. Die Primärwicklung 16b liegt im Primärstromkreis, der einerseits über die Klemme 14 mit Strom versorgt wird und der andererseits über einen Darlington-Zündtransistor 18 auf Masse geschaltet wird. Zur Ansteuerung des leistungsstarken Zündtransistors 18 sind noch zwei pnp-Transistoren 19 und 20 als Verstärkerstufen vorgesehen. Dabei ist der erste Transistor ein Fototransistor 19, der emitterseitig auf Masse liegt und kollektorseitig mit der Basis des nachfolgenden Transistors 20 sowie über einen Widerstand 21 mit der Anschlußklemme 14 verbunden ist. Der Transistor 20 liegt emitterseitig ebenfalls auf Masse und er ist kollektorseitig mit der Basis des Zündtransistors 18 sowie über einen Widerstand 22 ebenfalls mit der Anschlußklemme 14 verbunden. Der Zündtransistor 18 bildet mit den beiden vorgeschalteten Transistoren 19 und 20 einen Halbleiterschalter mit einem Steuereingang 23, der über einen Lichtleiter 24 mit dem Ausgang 25 der Steuereinrichtung 11 verbunden ist. über den Lichtleiter 24 gelangen Steuersignale in Form von Lichtimpulsen von der Steuereinrichtung 11 zum Steuereingang 23 des Halbleiterschalters, der zusammen mit der Zündspule 16 in einem geerdeten Gehäuse in Gießharz eingebettet ist.
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Die Steuereinrichtung 11 ist an einer gegen elektromagnetische Felder geschützten Stelle im Kraftfahrzeug, z.B. hinter dem Armaturenbrett installiert. Der Steuereinrichtung 11 ist der Steuergeber 10 vorgeschaltet, der mit einem umlaufenden Teil 26 der Brennkraftmaschine zusammenwirkt. Der Steuergeber 10 ist mit seinem Ausgang 27 über einen weiteren Lichtleiter 28 an einen Eingang 29 der Steuereinrichtung 11 angeschlossen, über diesen Lichtleiter gelangt bei jeder Umdrehung der Brennkraftmaschine ein Bezugssignal in Form eines Lichtimpulses vom Steuergeber 10 in die Steuereinrichtung 11. Zur Erzeugung des Lichtimpulses ist der Steuergeber mit einem elektromagnetischen Aufnehmer 30 versehen, der mit einer Leuchtdiode 31 am Ausgang 27 des Steuergebers 10 elektrisch gekoppelt ist. Am anderen Ende des Lichtleiters 28 liegt ein Fototransistor 32 am Eingang 29 der Steuereinrichtung 11. Dieser Fototransistor 32 liegt emitterseitig auf Masse und ist kollektorseitig über einen Widerstand 33 an die stabilisierte Spannung an der Anschlußklemme 15 angeschlossen. Der Kollektor des Fototransistors 32 ist außerdem mit einen Eingang eines Mikroprozessors 3^ verbunden. Der Mikroprozessor 3^ enthält eine eingespeicherte, drehzahlabhängige Verstellinie des Zündzeitpunktes. Der Ausgang des Mikroprozessors ist mit der Basis eines weiteren pnp-Transistors 35 verbunden, der emitterseitig auf Masse liegt und dessen Kollektor an eine mit der stabilisierten Gleichspannung verbundenen Leuchtdiode 36 angeschlossen ist.
Die Steuereinrichtung 11 hat einen weiteren Signaleingang 37, an dem ein Fototransistor 38 liegt, der emitterseitig mit Masse verbunden ist und kollektorseitig über
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einen Widerstand 39 an die stabilisierte Spannung angeschlossen ist. Er ist kollektorseitig außerdem mit einem weiteren Eingang des Mikroprozessors 34 verbunden. Dieser Eingang 37 der Steuereinrichtung 11 ist an einen weiteren Lichtleiter 40 angeschlossen, dessen anderes Ende mit einer Sammellinse 4l verbunden ist. Diese Sammellinse 4l ist im Kraftfahrzeug derart angeordnet, daß sie von außen einsehbar ist und auf diese Weise Lichtsignale aufnehmen kann, die von einem Sender 42 abgegeben werden. Dadurch ist es möglich, die Zündanlage mit einer Diebstahlsicherung zu ergänzen. Der Mikroprozessor 34 wird zu diesem Zweck auf eine bestimmte Folge von Impulsen auf seinem zweiten Eingang kodiert. Die Impulsfolge ist auf einen Lichtsignal-Sender 42 abgestimmt, der von einer zur Benutzung des Kraftfahrzeuges befugten Person mitgeführt wird. Wird dieser Sender 42 auf die Sammellinse 41 gerichtet und betätigt, so gelangt die kodierte Folge von Lichtimpulsen über den Lichtleiter 40 auf den Fototransistor 38 und wird dort in eine entsprechend kodierte Folge von elektrischen Impulsen umgewandelt. Diese Impulse gelangen auf den zweiten Eingang des Mikroprozessors 34, der sie mit der in ihm gespeicherten kodierten Folge vergleicht und bei Übereinstimmung das Diagramm für die Zündverstellung freigibt. Da Steuergeber 10, Steuereinrichtung 11, Leistungsteil 12 und Sammellinse 24 jeweils an verschiedenen Stellen im Kraftfahrzeug angeordnet sind, werden die sie verbindenden Lichtleiter 24, 28 und 40 im Kabelbaum des Fahrzeuges mitgeführt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Zündanlage ist derart, daß bei' eingeschalteter Zündanlage und stillgesetzter* Brennkraftmaschine der Transistor 35 in der Steuereinrichtung 11 gesperrt ist. Die Leuchtdiode 36
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ist daher abgeschaltet und es gelangt kein Licht auf den Fototransistor 19. Der Fototransistor 19 ist gesperrt und folglich ist der nachgeschaltete Transistor 20 über den Widerstand 21 durchgesteuert. Bei leitendem Transistor 20 ist die Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors 18 überbrückt und folglich ist dieser Transistor gesperrt. Bei umlaufender Brennkraftmaschine wird bei Durchlauf des Nockens 26a des sich in Pfeilrichtung drehenden Teiles 26 im Aufnehmer 30 ein elektrisches Signal erzeugt, das in der Leuchtdiode 31 in ein Lichtsignal umgewandelt wird. Dieses Lichtsignal gelangt über den Lichtleiter 28 auf den Fototransistor 32 der Steuereinrichtung 11 und schaltet diesen in den stromleitenden Zustand durch. Das dabei an seinem Emitteranschluß erzeugte elektrische Signal gelangt als Bezugssignal auf den Eingang des Mikroprozessors 34. Der Mikroprozessor, der durch die Folge dieser Bezugssignale die Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt, steuert nun in Abhängigkeit von der Drehzahl zu einem programmierten Zeitpunkt über seinen Ausgang den Transistor 35 in den stromleitenden Zustand. Dadurch gibt die Leuchtdiode 36 ein Lichtsignal ab, das über den Lichtleiter 24 auf den Fototransistor 19 im Leistungsteil 12 gelangt und diesen in den stromleitenden Zustand durchsteuert. Der nachgeschaltete Transistor 20 gelangt dadurch in den Sperrzustand und der Zündtransistor 18 wird über den Widerstand 22 in den stromleitenden Zustand gesteuert. Es fließt nun im Primärstromkreis ein Strom über die Primärwicklung 16b und die Schaltstrecke des Zündtransistors 18, der in der Zündspule 16 ein elektromagnetisches Feld aufbaut. Zum Zündzeitpunkt steuert der Mikroprozessor 34 aufgrund der eingegebenen, drehzahlabhängigen Verstellinie des Zündzeitpunlctes den Transistor 35 wieder in den Sperrzustand. Das Lichtsignal im Lichtleiter 24 wird dadurch unterbrochen und der Fototransistor 19 im Leistungsteil 12 wird wieder
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gesperrt. Dadurch wird der Transistor 20 leitend und der Zündtransistor 18 gelangt in den Sperrzustand. Der Primärstrom wird augenblicklich unterbrochen, wodurch in der Sekundärwicklung l6a der Zündspule 16 ein Hochspannungsimpuls induziert wird, der an der Zündkerze 13 einen Zündfunken zur Folge hat. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jeder vollen Umdrehung des umlaufenden Teiles 26 der Brennkraftmaschine .
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da die gleiche Zündanlage auch für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen verwendet werden kann. In diesem Fall ist zwischen Zündspule 16 und Zündkerze ein Zündverteiler angeordnet. Das umlaufende Teil 26 wird in diesem Fall ebenfalls im Zündverteiler sein und mehrere Nocken 26a aufweisen. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Zündanlage bei einem Magnetzünder zu verwenden, bei dem der Zündanker zugleich Zündspule und Generatorwicklung bildet. In diesem Fall könnte auch der Aufnehmer 30 des Steuergebers entfallen, und die Leuchtdiode 31 mit einer entsprechenden Anpaßschaltung unmittelbar an die vom Magnetgenerator erzeugte Primärspannung angeschlossen werden. In dem Fall sind zweckmäßiger Weise Magnetzünder und Leistungsteil zusammengefaßt. Es ist aber auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, den Aufnehmer 30 als Hall-Geber auszubilden, der dann ebenso wie die Leuchtdiode 31 an eine Stromversorgung anzuschließen ist. Im einfachsten Fall ist der Steuergeber eine von der Brennkraftmaschine angetriebene, umlaufende Lichtschranke, die zwischen einer aufgetrennten Stelle des Lichtleiters hindurchläuft. Vor der Lichtschranke wird beispielsweise durch eine Leuchtdiode ständig ein Lichtsignal auf den Lichtleiter gegeben.
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Claims (8)

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Ansprüche
fly Schaltungsanordnung zur Zündung von Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, die sekundärseitig mit mindestens einer Zündkerze verbunden ist und sekundärseitig an eine Stromversorgung liegt, wobei der Primärstromkreis einen kontaktlos steuerbaren Halbleiterschalter enthält, der von einer Steuereinrichtung zum Zündzeitpunkt durch ein Steuersignal umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (25) der Steuereinrichtung (11) über einen Lichtleiter (24) mit dem Steuereingang (23) des Halbleiterschalters (18, 19, 20) verbunden ist, über das das Steuersignal als Lichtimpuls von der Steuereinrichtung (11) zum Steuereingang (23) des Halbleiterschalters (18, 19, 20) gelangt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (11) ein mit einem umlaufenden Teil (26) der Brennkraftmaschine zusammenwirkender Steuergeber (10) vorgeschaltet ist, der mit
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seinem Ausgang (27) über einen weiteren Lichtleiter (28) an einem Signaleingang (29) der Steuereinrichtung (11) angeschlossen ist, über das bei jeder Umdrehung des umlaufenden Teiles (26) mindestens ein Bezugssignal als Lichtimpuls vom Steuergeber (10) in die Steuereinrichtung (11) gelangt.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) einen Mikroprozessor (3*0 mit einer eingespeicherten, drehzahlabhängigen Verstellinie des Zündzeitpunktes enthält und an einer gegen Störfelder und Störimpulse abgeschirmten, vom Halbleiterschalter (18, 19, 20) entfernten Stelle angeordnet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Lichtleiter (40) mit einem weiteren Signaleingang (37) der Steuereinrichtung (11) verbunden ist, über dem die Ansteuerung des Halbleiterschalters (18, 19, 20) zu blockieren bzw. freizugeben ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signaleingang (37) der Steuereinrichtung (11) beim Empfang einer kodierten Folge von Lichtimpulsen diese nach Umwandlung in elektrische Impulse auf den Mikroprozessor (34) weiterleitet, der die Impulsfolge mit einem gespeicherten Impulscode
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vergleicht und das Ansteuerprogramm des Halbleiterschalters (18, 19, 20) bei Übereinstimmung blockiert bzw. freigibt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (40) am zweiten Signaleingang (37) der Steuereinrichtung (11) an seinem anderen Ende mit einer Sammellinse (41) verbunden ist, welche die Lichtsignale aufnimmt, die ein von einer befugten Person mitgeführten Lichtsignalsender (42) bei dessen Betätigung abgibt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (24, 38, 40) im Kabelbaum des Fahrzeuges mitgeführt sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber eine Rotorblende enthält die das Signal eines unterbrochenen Lichtleiters steuert.
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