DE3015086A1

DE3015086A1 - Elektronische zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3015086A1
Application number: DE19803015086
Authority: DE
Inventors: Lawrence Wayne Crowder
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1979-05-07
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1980-11-20
Also published as: GB2049810B; US4245601A; CA1132652A; IT8048542A0; DE3015086C2; JPS55151170A; IT1128306B; GB2049810A

Description

Eine elektronische Zündanlage gemäss dem

tungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 653 367 bekannt«

Bei zahlreichen bekannten Zündanlagen dieser Art wird die Zündzeitpunktverstellung durch Fiiehgewiohte gesteuert, die mit dem läufer des Zündverteilers umlaufen und mechanisch mit einer drehbaren Unterbrecherplatte ge·-* kuppelt sind, die die Zündschaltkontakte trägt« Die Fliehgewichte bewegen sich mit steigender drehzahl von ihrer Drehachse fort und das Kupplungsgestange verdreht die Un- J

i terbreeherplatte entgegen der Drehrichtung des Unterbrecher-}

nockens, so dass also eine Vorverlegung des Zündzeitpunkts i erfolgt« Bei einer elektronischen Zündanlage, die auf Wech« j

ι selstrom-Zeitsignale anspricht, werden letztere von einem | elektrischen Geber geliefert, der in Form eines Generators ! einen von der ^erteilerwelle angetriebenen Läufer aufweist, dem die zusätzliche Drehbewegung zur ^verlegung des Zündzeit· punktes über das Kupplungsgestänge von den Flidgewichten erteilt wird«,

Diese mechanischen Zündzeitpunktverstelleinrichⁱ~ tungen sind in vielerlei Beziehung anfällig, so für Brüche, für fehlerhaftes Arbeiten infolge von &erstellungstoleranzeri, für den im Betrieb auftretelenden Abrieb, für Spiel im Kupp4 lungsgestange, sowie für Einflüsse einer schmutzigen oder korrosionsanfälligen Umgebang» _ j

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine i

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elektronische Zündanlage gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, dass die Nachteile der mechanischen Zündzeitpunktverstelleinrichtungen durch deren -^rsatz durch eine elektronische Einrichtung vermieden werden«

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöste

f Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er-

j findung ergeben sich aus den Unteransprüehen»

ι In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel

j der Erfindung dargestellt«, In den Zeichnungen zeigen ! !"ig» 1 ein Schaltbild einer elektronischen

, Zündanlage nach der -Erfindung und

Mg« 2 bis 5 Schaubilder, die die Arbeitsweise

; dieser Zündanlage erläutern,,

Im Schaltbild der I¹Ig. 1 ist die Masse mit bezeichnet, ferner ist die elektronische Steueranlage 15 strichpunktiert umrahmt, wie auch die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 und ein elektrischer G-eber 5 in Form eines Generators, dessen Läufer auf die Drehzahl der nicht dargestellten Brennkraftmaschien abgestimmt umläuft β Dem Läufer 6 ist eine Ausgangsspule 8 zugeordnet, in der eine Reihe von Wechselstrom-Zeitsignalen induziert wird, deren Amplitude der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist_e Die Zündanlage enthält ferner eine Zündspule

j 10 mit mindestens einer Primärwicklung 11, die mit einem

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ßÄD ORiGtNAL, '"

! I

Erregerkreis versehen ist und von der elektronischen Steuer-+ anlage 15 gesteuert wird, die zunächst den E_rregerkreis j

ι schliesst und diesen später unterbricht und zwar in zeit- j

licher Abstimmung zur Brennkraftmaschine, wozu Weehselstrom4 Zeitsignale verwendet werden»

Durch die E_rfindung wird eine Zündzeitpunktver4 stellung bewirkt, die oberhalb einer gegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl eine mit der Drehzahl steigende Vorverlegung des Zündzeitpunktes veranlasst, wozu ein Ausgangssignal gebildet wird, das das von der elektronischen Steueranlage gelieferte Signal übersteuert, so dass das Zünden früher eintritto Dies erfolgt also bei einem grösserem Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Tetpunkt der Brennkraftmaschin

Die Steueranlage kann für beliebige Zünder- j brennkraftmaschinen verwendet werden, so dass deren beeonde4 re Form im Ausführungsbeispiel keine Rolle spielt, sie kann-

also beispielsweise eine beliebige Anzahl von üblichen Zy- \

lindern aufweisen_o j

Die elektronische Steueranlage 15 gemäss Fig. ; 1 arbeitet mit einer Quelle für Wechselstrom—Zeitsignale

zusammen, die als elektrischer Geber 5 die Form eines Gene—j rators hat, ferner mit einer üblichen Grleichstrombatterie 41 j und der Zündspule 10, die in üblicher Weise eine Primärwlk—: klun& 11 und eine Sekundärwicklung 12 hat. in welch letzte-· rer bei U_nterbreehen des Stroms durch die Primärwicklung 11; eine hohe Zündspannung induziert wird«, Der Läufer 6 des j

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BAD

- 8

elektrischen Gebers 5 wird von der Brenmkraftmaschine zeit-· lioh abgestimmt angetrieben und sitzt beispielsweise auf der Verteilerwelle, die von der Nockenwelle der Brennkraft-, maschine angetrieben ist.

Je ein vollständiger Ablauf eines Wechselstrom· Zeiteignais, das von dem elektrischen Geber 5 geliefert

wird ist für vier unterschiedliche Brennkraftmaschinendreh*- ί

zahlen in Fig. 2 dargestellt» Obwohl diese Zeitsignale alle etwa an der gleichen Stelle der Kurbelwinkel aus dem positiven Ast in den negativen Ast übergehen, unterscheider sie sich in der Amplitude, deren Höchstwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional ist, also mit steigender Drehzahl grosser wird_e Im Ausführungsbeispiel ist bei unbelasteter Ausgangsspule des elektrischen Gebers 5 die Spitzenamplitude bei einer Drehzahl von 500 TJ/min 8,8 Volt, während sie bei einer Drehzahl νοη·"5000 U/Min 52 Volt beträgt e Die Amplituden sind natürlich bedeutend kleiner, wenn die Ausgangsspule 8 belastet ist«

Der Erregerkreis für die Primärwicklung 11 dei Zündspule 10 geht von der positiven Klemme der Batterie 4 j über einen beweglichen K_ontakt 16 und einen festen Kontakt 17 eines geschlossenen Zündschalters 18, einen Leiter 19 zur Primärwicklung 11, die Kollektker—Emitterstrecke eines ■ Schalttransistörs 20, einen ^eiter 21, einen Widerstand 22 ; und Masse 2 zurück zur negativen Klemme der Batterie 4_O Wie üblich wird bei jedem unterbrechen des Erregerkreises

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wird in der Sekundärwicklung 12 eine hohe Zündspannung induziert, die über den Verteiler der Zündkerze des jeweils zu zündenden Zylinders zugeleitet wird«,

Der elektrische Geber 5 für die Wechselstrom-Zeltsignale kann von üblicher Bauweise sein und entspre_ ehend der US-PS 3 254 247 mit veränderlicher Reluktanz arbeiten. In der Zeichnung ist der elektrische Geber daher

nur schematisch angedeutet.

Der läufer 6 dreht sich mit auf die Brennkraftjmaschiendrehzahl abgestimmter Drehzahl in der Bohrung einesj Polstücks 7» wobei beide Teile eine Reihe von über den Um- j fang verteilten Vorsprüngen entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine aufweisen«, Im Beispiel ist der Geber 5 für eine Achtzylindermaschine bestimmt. Das Polstück 7 kann aus einem Stapel von Scheiben aus magnetischem Werkstoff bestehen und der Magnetfluss durch einen Dauermagneten erzeugt sein, der an der einen Fläche des Stapels befestigt ist ο Nähern sieh zwei Vorsprünge des Läufers und des Polstücks einander, so nimmt die Reluktanz zwischen beiden Teilen ab, während sie beim Vergrössern des Abstands voneinander zunimmt ο Das sich ergebende pulsierende Magnetfeld) ist mit der Ausgangsspule 8 magnetisch gekuppelt und lie fert an deren Ausgang ein wellenförmiges Zeitsignal, wie sie in Figo 2 dargestellt sind«,

Eine elektronische Steueranlage mit einer Zündzeitpunktverstelleinrichtzng ist in der US-PS 3 838

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« 10 -

beschrieben. Während des positiven Astes jedes von der Ausgangsspule 8 geliefertem Zeitsignals ist ein NPN-Transistor 25 in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend, während ein nachgesehalteter NPN-Transistor/gesperrt ist, wobei seine Basis-Emitterstreeke Strom zu einem EPN-Transistor 27 leitet, durch den dieser in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend geschaltet wird und von der Basiselektrode eines NPN—Transistors 28 Strom abzieht, woduroh letzterer gespeft wird. Der Strom über die Basis-Emitterstrecke zu einem Steuertransistor 30 wird hierdurch unterbrochen, so dass auch der Steuertransistor 30 gesperrt ist₀

Der Steuertransistor ist ein Silizium-Planar-Transistor, wie er in der US-PS 3 838 672 beschrieben ist«. Ist dieserr Steuertransistor 30 in seiner Kollektor~Emitter(-strecke gesperrt, so fllesst ein Strom durch eine Quasi— Kollekterelektrode 3OA, während bei leitender Kollektor— Emitterstrecke die Quasi-Kollektorelektrode im wes^e^/fcichenj

ι !

j keinen Strom führt. Im ersterwähnten Pail wird ein Basis- j

ι

j Emitterstrom zum NPN-Schalttransistor 20 geleitet, durch den dieser in seiner Kollektor—Emitterstrecke leitend geschaltet wird und den Erregerkreis für die Primärwicklung 11 der Zündspule schliesst«

Im weiteren ^erlauf des Zeitsignals geht dieses aus dem positive» Ast in den negativen Ast über₀ Dann i wird der UPN«Iransistor 25 in seiner Kollektor-Emitterstrekj-

ke gesperrt und der liPF-Transistor 26 erhält einen Basis- \

Emitterstrom, so dass er in seiner Kollektor-Emitterstreekel

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ι - 11 «

leitend geschaltet wird. Es wird dan Strom aus der Basis*·» !

Emitters trecke dies MPÜT-Transistors 27 abgezogen, woduroh !

dieser gesperrt wird. Hierdurch wird Basis-Emitterstrom ι

dem NPU-Transistor 28 zugeleitet, der in der Kollektor—E- , mitterstrecke leitend wird, und Basis-Emitterstrom dem

transistor 30 zuleitete Dieser wird dadurch in der Kollektor— Emitterstrecke leitend, so dass über die Quasi-Kollektorele trode im wesentlichen kein Strom fliesst« damit wird der Basis-Emitterstrom vom NPN—Sehalttransistor 20 abgezogen : und dieser in seiner Kollektor—Emitterstrecke gesperrt, wo—j

durch der Erregerkreis der Primärwicklung 11 der Zündspule j

i unterbrochen ist; dadurch ist über die Sekundärwicklung 12 das Zünden des jeweiligen Zylinders erreicht. Die übrigen ^; Bauteile der elektronischen Steueranlage 15 dienen dem Bilden einer Verweilzeit sowie der Strombegrenzung für die Primärwicklung 11, wie in der US-PS 3 838 672 näher beschriebeil istc Dieee Teile sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung j ohne wesentliche Bedeutung_o · |

Die vorgesehene elektronische Zündzeitpunkt- I verstelleinrichtung bezweckt ein Vorverlegen des Zündzeit- j punktes mit steigender Brennkraftmaschinendrehzahl, wenn

diese oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt«, Es kann · hierfür eine bestimmte Kurve vorgegeben werden, wie sie z_oBj> in Figo 3 dargestellt ist_e Diese Kurve wird dadurch erreich];, dass die Verstelleinrichtung ein Ausgangssignal liefert, da& das normale Steuersignal der elektronischen Steueranlage 15j

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übersteuert. Diese Verstelleinrichtung ist in Mg₀ 1 strichimässig mit 3 umrandete j

Bei normalen Betrieb der elektronischen Steu- !

ι eranlage 15 stellt diese während des positiven Astes des Zeitsignals das Sehliessen des Erregerkreises für die Primärwicklung 11 her, wenn das Zeitsignal am Ausgang der Spule 8 etwa o,4 Volt erreicht«, Ein plötzliches Abschalten des Erregerkreises erfolgt dann, wenn das Zeitsignal "beim Wert 0 YoIt in den negativen Ast übergeht. Wird nun ein Vorverlegen des Zündzeitpunkts gefordert, so muss der elektronische Steuerkreis bereits wirksam werden, wenn das Zeit-

j signal sich noch in seinem positiven Ast befindet. Die Sp_ani~ nung am Ausgang der Spule 8 des elektrischen G-ebers muss also entsprechend der empirisch zu ermitteldnen Kurve der Vorverlegung des Zündzeitpunktes angepasst werden» j Ferner müssen auch die positiven Maximalwerte

der Amplituden gegenüber Massepotential bei der vorgegebene^. Brennkraftmaschinendrehzahl empirisch ermittelt werden, o-

j berhalb derer die drehzahlabhängige Zündzeitpunktverlegung

erfolgen solle Schliesslich muss auch die Spannung am Ausgang 8b der Ausgangsspule gegen Massepotential zwischen Leerlaufdrehzahl und Höchstdrehzahl empirisch ermittelt werf den. Als Beispiel ist i*ig₀ 4 dargestellt^ in der die AoseJ+* nung am Ausgang der Spule 8 im Vergleich zum Massepotential über der Brennkraftmaschinendrehzahl aufgetragen ist« Der Kurvenverlauf zeigt, dass die Spannung mit einem niedrigen

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Wert im wesentlichen konstant bis zu einem ersten Wert der | Drehzahl verläuft, so dann bis zu einem zweiten Wert der Drehzahl im wesentlichen linear ansteigt und auf dem erreichten Höchswert im wesentlichen verbleibt, wenn sich die Drehzahl weiter erhöht«. Im Ausführungsbeispiel ist der niedrige Wert der Spannung am Ausgang 8b in der G-rössenordnung von etwa ο,7 Volt bis zu einer Drehzahl von etwa 650 U/min_e Sie steigt dann auf einen Wert von etwa 5»2 Volt an, während sich die Drehzahl bis auf 1500 U/min erhäht. Bei weiterer Drehzahlerhöhung bleibt diese Spannung von 5»2 V₀It bestehen Pigo 3 zeigt ein Beispiel der Vorverlegung des)

Zündzeitpunktes oberhalb einer Drehzahl von 1000 U/min_e j Bei 1000 U/min beträgt der Kurbelwellenwinkel 6,5 ° und \

vergrössert sich auf 17_S5 Kurbelwellenwinkel für eine Dreh-' zahl von 5000 U/min. j

Bei geschlossenem Zündschalter 18 erscheint j die positive Spannung der Batterie 4 am Leiter 31, der über den Leiter 19, einen Widerstand 32 und Leiter 33 und 34 an.« j

geschlossen ist„ i

Die Zündzeitpunkverstelleinrichtung 3 enthält i

einen einstellbaren Widerstand 35, einen als Diode geschal-*¹

38/ j

teten EPN-Transistor 36, einen PNP-Transistor/f NPN-TranSIS-i toren 39 und 40 eine eine konstante Spannungsquelle 41. Sie! spricht auf ein bestimmtes Eingangsignal an, um ein Umschalffc signal am Ausgang zu liefern. Die Spannunsquelle 41 kann vo beliebiger Art sein und ist daher nur als Block dargestellt

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Eingangspunkte 42 und 43 sind vorgesehene Ferner ist ein Widerstand 44 zum Kompensieren von Temperatureinflüssen und Widerstände 45 und 46 zur Strombegrenzung eingegliedert. ί Wenn auch der EPF-Transistor 36 als Diode geschaltet ist, so} ist doch eine Abstimmung zwischen den Kollektor-Em&tterstrekken der ΪΓΡΒ—Tranaistoren 36 und 37 notwendig und eine Herstellung _aus gleichem Siliziumwerkstoff erforderlich» Dies gewährleistet, dass an den Eingängen 42 und 43 eintreffende Signale ausreichender Stärke in gleicher Stärke weiterge— leitet werden, gleichgültig über welchen ΪΓΡΙ-Transistor 36 oder 37 sie geleitet werden«, Pig» 5 zeigt die Charakteristik eines typischen ΝΡΪϊ—Transistors, wo der Kollektors tr om über der Basis—Emitterspannung aufgetragen ist₀ Diese Kurve zeigt, dass bei gleicher Basis-Emitterspannung an den Eingängen 42 und 43 in den Transistoren 36 und 37 gleichgrosse Ströme fliessen.

Die Ausgangsklemme 8fe der Spule 8 ist über ei-

ι nen leiter 47 mit dem E^mgang 42 verbunden , die andere Klemme 8b ist über einen leiter 48mit der als Steuerelektrode arbeitenden Basiselektrode eines NPM~2Jransistors 50 verbunden, de#en Kollektroelektrode an dem positive Spannung führenden Leiter 31 liegt, und de$en Emitterelektrode zu einem Anschlußpunkt 55 führt, der zwischen zwei in Reihe liegenden Widerständen 53 und 54 vorgesehen ist» Eine geregelte Gleichspannung, die durch die inverse Durchbruchspannung einer Zenerdiode 56 der elektronischen Steueranlage 15 geliefert

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~ 15 ~ I

wird, liegt parallel zu den Widerständen 53 und 54 an Masse ; · 2o Die Zenerdiode 56 ist mit der Batterie 4 "bei geschlosser em Zündschalter 18 über den leiter 19, den Widerstand 32, den
■^eiter 57 und den Wideradand 58 und den leiter 59 verbunden* Die Widerstandswerte der Widerstände 53 und 54 sind so auf-{

einander abgestimt_? dass die Spannung aim Anschlußpunkt 55 '

zum Massepotential positive Polarität und eine solcfte G-rössej hat j dass die Differenz zwischen dieser, nunmehr Bezugsspan-t nung genannten Spannung am Anschlußpunkt 55 und der positivejn

Spitzenamplitude am Ausgang 8a der Spule 8 bei der vorgege- · benen Brennkraftmaschinendrehzahl ( bei der das Vorverlegen des Zündzeitpunktes beginnen soll) der Summe gleich ist aus j der empirisch ermittelten Spannung am Ausgang der Spule 8, j

durch die ein vorgegebener ^erlauf der Kurve der Zerlegung | des Zündzeitpunkts abhängig von der Drehzahl erreicht wird, ' und dem Basis-rEmitter-Spannungsabfall am NPN^Transistor 5O_e [

! Die Anschlussklemme 8a der Spule 8 des elektri-j

sehen Gebers 5 ist über den leiter mit dem Eingang 42 ver— j ! . j

' bunden, und der Ausgangskreis aus Anschlußpunkt 55, dem MTN-j Transistor 50 und den Widerständen 53 und 54 ist über einen \ i

Leiter 61 mit dem anderen Einlass 43 verbunden» Die DIffe- _:

renz zwischen der positiven Spitzenamplitude am Ausgang 8a ; bei der vorgegebenen Brennlrraf tmas chinendrehzahl minus der ■ Bezugsspannung am Anschlußpunkt 55 stellt somit das vorge- ' j gebene Eingangsignal für die Zündzeitpunktverstelleinrichtun|g j 3 dar, damit diese ein Umsehaltsignal am Ausgang liefert» ^:

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IAO

Im Ausführungsbeispiel wurde die Spannung am ! Ausgang der Spule 8 im positiven Ast, bei der die drehzahl« abhängige Vorverlegung des Zündzeitpunktes einsetzt _{ empirisch mit 8_S5 Volt ermittelt, und der Basis-Emitterspannungsabfall des NPN-Transistors 50 mit e,7 Volt ermittelt» Die Spitzen« amplitude an der Klemme 8a der Spule 8 gegenüber Massepo— tential bei einer Brennkraftmaschinendrehzahl von 1000 U/mir, wurde empirisch mit 11,2 Volt ermittelte Die Abstimmung der Widerstände 53 und 54 erfolgte so, dass die Besrggsspannung am Anschlußpunkt 55 gegenüber Massepotential 2_s0 Volt betrug;» Die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Spitzen-

amplitude von 11,2 Volt beträgt bei 1000 U/min, also 9,2 VoliL

Dies entspricht der Summe aus dem empirisch ermittelten Seitsignal von 8,5 Volt und dem Basis-Emitterspannungsabfall im NPN-Transistor 50 von o,7 VoIt₀

Zum Kalibrieren auf diese Spannungspegel dient der einstellbare Widerstand 35» so dass bei Drehzahlen oberhalb 1000 U/mi» ein genügend greases Eingangssignal zugeleitet wird, das den erforderlichen Strom zur Basiselekrode der NPN—Transistoren 36 und 37 liefert, um diese leitend zu schalten., während die Signale bei Drehzahlen unterhalb 1000 U/min unzureichend sind, um die NPSt-Transistoren 36 unc| 37 leitend zu schalten. J

Gemäss der Kurve der Pig_e 4 ist die Spannung ; an der Ausgangsklemme 8b der Spule 8 des elektrischen Gebersj 5 bei der vorgegebenen Drehzahl von 1000 U/min 2,5 Volt,

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und ist geringer "bei niedrigeren Drehzahlen«,

Bei Drehzahlen unterhalt» von 1OOO U/min sind
die an den Eingängen 42 und 43 auftretenden Eingangsignale
zu schwach, um die NPU-Transistören 36 und 37 leitend zu
Schaltern« Der ΝΡΐΓ-Transistor 50 ist wegen der Bezugs spannung! am Anschlußpunkt 55 und der Einstellung des Widerstands 35 ί ebenfalls gesperrt« Die Spannungsquelle 41 liefert daher j über einen -^eiter 62 Strom zur Emitter—Basisstrecke dea NP.N~ Transistors 38, der dadurch in der Emitter-Kollektorstreoke
leitend wird und einen Basis-Emitterstrom zum NPN^Transistoi)

39 leitet, der in der Kollektor-Emitterstrecke leitend wird«, Damit wird von der Basis-Emitterstrecke des NPN-Transistors

40 Strom abgezogen, so dass dieser gesperrt wird. Am Anschluß· punkt 60 erscheint somit kein Signal, Es ist dann an einem j UPN-Transistor 65 kein Steuerstrom vorhanden und dieser Transistor gesperrte Dieser gehört mit EPU-Tr ansis tor em 66 und 6|7

zum einem Umschaltkreis 7O₀ Bei gepsrrtem IiPIi-Tr ansi st or 65 I erhalten beide IiPlT-Tr ansis tor en 66 und 67 einen Basis-Emit- j

terstrom durch einen Kreis, der von dem positive Spannung \ führendem -^eiter 31 über eien Widerstand 68 und ^eiter 71 j

bzw. 72 führt. Der Umsohaltkreis 70 befindet sich somit :

in einem Betriebsverhältnis, in dem beide KPU-Transistoren

66 und 67 in ihren Kollektor-Emitterkreisen leijg/tnd sind. ;

Es ist dann ein Ausgangsignal an einem Ausgang 75 im wesent-j j i

j liehen der Summe gleich aus den Spannungsabfällen des gemein¹-

ί i

\ samen Emitterwiderstandes 73 und des leitenden Transistors |

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67· In Reihe geschaltete Dioden 76 und 77 ergeben einen Spannungsabfall, der im wesentlichen dem erwähnten Spannung! abfall im XlSIIIUgI Umschalters 70 entspricht,, Es erhält somit die elektronische Steueranlage 15 über den leiter 82 kein die Zündung veranlassendes Signale

Erreicht die Brennkraftmaschinendrehzahl den

vorgegebenen Wert von 1000 U/min, so wird der NPF-Transistoi

nioht-

50 durch die Bezugsspannung im Anschlußpunkt 55/leitend geschaltet« Die an den Eingängen 42 und 43 auftretenden Eingangsignale sind jedoch genügend stark, um die HPU«Transistc ren 36 und 37 in den leitenden Zustand zu schalten» Es wird dann von der Emitter-Basisstrecke des Transistors 38 Strom abgezogen, so dass dieser gesperrt wird_e Damit erhiärfc auch der Transitor 39 keinen Steuerstrom und wird ebenfalls gesperrte Es fliesst dann Strom zur Basis-Emitterstrecke des Transistors 40 von den positive Spannung führenden leiter 31 über den Widerstand 45. Damit wird der ETPN-Transistor 40 in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend und liefert am Anschlußpunkt 60 ein Ausgangssignal« Dieses bewirkt ein Umschalten dee Umschaltkreises 70 in ein zweites ^etriebsver— j hältniSo Der Basis_Emitterstrecke des NPH-'^'ransistors 65 j wird über einen leiter 78 Strom zugeleitet, der ihn in sei-i

ner Kollektor-Emitterstrecke leitend macht«, Damit werden

die NPN-Transistoren schlagartig gesperrt.■Den NPN-Tr ans ist elren 66 und 77 sind Kollektorwiderststände 87 bzw_o88 zugeord- j net«, In dem erwähnten, zweiten ^etriebsverhältnis liegt an

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': beiden Auslassen 75 und 80 ein höheres Signal positiver Po- !

; larität vor. Das Signal am Auslass 75 liefert Strom zur i Basis-Emitterstreoke eines NPN-Transistors 81 der elektroni-l I sehen Steueranlage 15 über die in Reihe liegenden Dioden 76

I i

und 77 und einen leiter 82„ Dieser Strom schaltet den ΝΡΪΓ- ■

': Transistor 81 in seiner Kollektor-Emitterstre^ke leitend,
so dass dem Steuertransistor 30 ein Basis-Emitterstrom zuge4

' leitet wird, der ihn in seiner Kollektor-Emiiterstrecke i leitend macht, so dass in seiner Quasi-Kollektorelektrode i

' 30A im wesentlichen kein Strom fliesst_e Damit erhält aber

, der Schalttransistor 20 keinen Steuerstrom mehr und wird j gesperrt und damit der Erregerkreis der Primärspule 11 der i

j '

; Zündspule unterbrochen. Die Zündung des jeweiligen Zylinder^ j j

ι ist damit veranlasst, wobei diese zeitlich gegen die normale|r-

! ι

j weise von der elektronischen Steueranlage veranlasste vorvejj·—

I j

¹ legt isto ί

Bei Brennkraftmaschinendrehzahlen oberhalb

. der vorgegebenen Drehzahl wird die Spannung an der Ausgangs-+ klemme 8b der Spule 8 des elektrischen Gebers 5 grosser als' die Summe aus der Bezugsspannung und dem Basis-Emitterspan-·

. nungsabfall des NPU-*Transistors 50, so dass dieser einen !

j Steuerstrom erhält, der ihn in seiner Kollektor-Emitterstrekke leitend macht. Da dieser Transistor in einer Emitter-Fol4

geanordnung geschaltet ist, erfolgt bei diesen Drehzahlen,
ι

dass die Bezugsspannung am Anschlmßpunkt 55 im wesentlichen

! Der Spannung an der Ausgangsklemme 8b der Spule 8 gegenüber j

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Massepotential vermindert um den Basis-Emitterspannungsabfall des NPM-Transistore 50 folgt«, Bei diesen Bremskraft«
maschinendrehzahlen sind die Eingangssignale an den Eingängen 42 und 43 dem ausgewählten Pegel gleich, wenn die j

. ■ ι

Spannung _am Ausgang der Spule 8 dem empirisch ermittelten Wirt dieser Spannung im positiven Ast des Zeitsignals gleich ist L Damit folgt die Zündzeitpunktverlegung der Änderung der ! Drehzahl entsprechend der vorgegebenen Kurve_β Es ist dies
dadurch bedingt, dass bei leitendem KPIT-Transistor 50 die

Spannung am Anschlußpunkt 55 und damit am Eingang 43 einen | Spannungsabfall gar.· Transistor 50 geringer ist als die Aus-j gangsspannung an der Spule 8 gegenüber Massepotential« Die
Spannung an den Eingängen 42 und 43 entspricht daher der
Ausgangespannung an der Spule 8 plus dem Basis-Emitterspannungsabfall am ΪΓΡΝ—Transistor 50«,

Ist E_ die vorgegebene Eingangsspannung, !

B I

Ej die Spannung am Ausgang 8a der Spule 8,j Eg die Spannung am Anschlußpunkt 55 und de|a Eingang 43, I

E, der Basis-Emitterspannungsabfall de» j Transistors 50, ι

E, die Spannung am Ausgang 8b der Spule 8, E. die Spannungdifferenz an der Spule,
so gilt

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- E₁ * E₃ +

^Ε2 - ^S3 - ^Ebe

(E₄ + E₃) - (E₃ «.

^Es

^Εθ - ^B4 + ^Ebe

tial 2,7 Volt bei einer Drehzahl von 1125 U/min, Dieser Wert! entspricht der Summe von 2,0 YoIt der Bezugsspannung am Anschlußpunkt 55 plus dem Spannungsabfall am NPN-Transistor 50_e Dieser erhält also Steuerstrom und wird in seine«? KoI-lektor-Emitterabrieke leitend geschaltet. Dann folgt die Be- ;

zugsspannung am Anschlußpunkt 55 der Ausgangsspannung am ί

i Auslass 8b gegenüber Massepotential vermindert um den Ba- j sis-Emitterspannungsabfall des Transistors 50, Da der Aus« gang 8a mit dem Eingang 42 verbunden ist und der Anschluß" punkt 55 mit dem Eingang 43, wenn eine Drehzahl vorliegt, bei der die Ausgangsspannung der Spule 8 am Ausgang 8b

als die Bezugsspannung am Anschlußpunkt 55 plus dem Basis-Emitterspannungsverlust des NPN-Transistors 50, wird bei Erreichen einer Spannung von 8,5 Volt am Ausgang der Spule 8 ein Eingangsignal von 9,2 Volt an den Eingängen 42 und 43 erscheinen«, diese reichen aus, um die NPN-Transistoren 36 und 37 leitend zu schalten. Es erscheint dann am Anschlußpunkt 60 ein Umsehaltsignal positiver Polarität als Ausgang

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wie dies "bereits erläutert wurde_o Dieses bringt dem kreis 70 in das zweite Betriebeverhältnis, in dem wie bereits erläutert, ein Zündvorgnag ausgelöst wird_e

Wie die Pig. 2 zeigt sind die ²eitsignale bei ι . /

verschiedenen Drehzahlen zwar unterschiedlich in der Amplitude, jedoch gehen ihre positiven Iste in allen Fällen in der gleichen Stelle in die negativen Äste über«, Das bedeutet, dass die elektronische Steueranlage, die Zündung unabhängig von der Drehzahl immer zur gleichen ^eit auslöst. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung mit einer 'Zündzeitpunktversteileinrichtung kann mit höheren Brennkraftmaschinendrehzahlen eine Vorverlegung des Zündzeitpunk^es vorgenommen werden» durch die der erbrennungsvor^|n4g verbessert wird. Es kann hierbei durch die empirische Fest-

legung der Pegel die Anpassung an die jeweilige Brennkraftmaschine optimiert werden.

; Befindet sich der Umschaltkreis 70 im zweiten

j Betriebsverhältnis, in dem am Ausgang 80 ein Signal positi— ! ver Polarität vorliegt, so wird dieses über einen "^eiter 83 ' der Basis-Emitterstrecke eines NPF-Transistors 85 zugeleitet,

der in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend geschaltet |

wird. Er leitet dann der Basis—Emitterstrecke des IfPH

! Transistors 65 s*trom zu, der von dem positiven Spannung ! ' - i

j führenden Leiter 31 über einen Widerstand 86 und einen Lei-j ter 78 flieset. Der Transistor 85 wirkt somit als .Riegel j

■ i

für den Umschaltkreis 70 und hält ihn in dem Betriebsverhält-

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nis, in das er durch das Umsehaltsignal im Anschlußpunkt
60 gebracht wurde«, Es bleibt damit das die Zündung auslösende Signal am Auslass 75 erhalten und verhindert ein
Wiedereinschalten des Erregerkreises der Primärwicklung 11
der Zündspule,, Das Signal zum Zünden hält den NPN-Transisto:|? 81 der elektronischen Zündanlage 15 leitend, so dass der j Schalttransistor gesperrt ist« i

Da die Wechselstrom-Zeitsignale vom elektrischen Geber 5 laufend anfallen, erfolgt bei einem zur Zeit!

i übersteuerten Zeitsignal bei seinem Übergang vom positivem

Ast zum negativen Ast in der elektronischen Steueranlage
15 ein Sperren des Transistors 25, ein Leitenschalten des
Transistors 26, und ein Sperren des Transistors 27, wie dieib zuvor beschrieben wurde« Bei gespsrrtem Transistor 27 erscheint an einem Anschlußpunkt 90 ein Signal positiver PoIaJ-

i rität, das über einen ^eiter 92 und einen leiter 93 der

Basis—Emitterstreeke eines NPN-* Transistors 91 zugeleitet
wird, so dass dieser in seiner Kollektor-Emitterstrecke
leitend wird und von der Basis-Emitterstrecke des NPN- ' Transistors 65 Strom abzieht. Der Transistor 65 wird hierdurch gesperrt, während die Transistpren 66 und 67 in den leitend den Zustand schalten, so dass der Umschaltkreis 70 in sein ! erstes Betriebsverhältnis zurückkehrt, in dem die Spannungeii an den Ausgängen 75 und 80 im wesentlichen den Spannungsab-j

fällen im Umschaltkreis gleich sind,, Diese Spannungen kön- '

nen die NPN-Transistoren 81 und 85 nicht leitend halten, j

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so dass der Umschaltkreis und die Zündzeitpunktverstelleinrichtung entriegelt sind.

Es sind NPÜP-Transistoren 95 und 96 vorgesehen^ um die Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 unwirksam zu machen, wenn die Batteriespannung unter einen vorgegebenen Wert sinken sollte. Die Widerstandswerte von in Reihe zueinader geschalteten Widerständen 97 und 98 sind so gewählt dass an dem zwischen ihnen liegenden Anschlußpunkt 99 eine ausreichende Spannung herrscht, um der Basis-Emitterstrecke des HPN-Transistors 95 einen ausreichend starken Strom zuzuleiten, wenn die Batteriespannung oberhalb des vorgegebenen Werts liegt, jedoch einen unzureichenden Strom wenn die Batteriespannung unter den vorgegeben Wert gesunke: isto Wird der ΪΓΡϊΓ-Transistor 95 bei zu geringer Batteriespannung gesperrt, so erhält über einen -^e it er 94 der Bas is·- Emitterstrexcke des NPN«Transistors 96 Strom zugeleitet, der diesen in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend macht, wodurch die Baiselektrode des ίΠΡΪΓ-Transistors 65 an Masse j 2 gekuppelt wird, wodurch die Zündzeitpunktverstelleinrich-j tung 3 arbeitsunfähig wird_o

Me Widerstiiände 87 und 88 sind den Kollektor-! elektroden der MTN~Transistoren 66 und 67 zugeordnet»

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Claims

pipi.-ing. K. Walther

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BERLIW

17oApril 1980

j W-.W-3423

General Motors Corporation „ Detroit, Michigan, Y₀St₀A₁

; Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Patentansprüche : $

(ly Elektrolyt ehe Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit folgenden Merkmalen:

a) Ein elektrischer Geber (5) hat einei^auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine abgestimmt umlaufenden Läufer (6) und eine Ausgangsspule (8), in der eine Reihe von Wechselstrom-Zeitsignalen induziert wird, deren Amplitude der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist;

b) eine Zündspule (10) hat mindestens eine Primärwicklung (11) in einem Erregerkreis, der von einer elektronischen Steueranlage (15) duroh die Zeitsignale gesteuert zuerst geschlossen und dann geöffnet wird,

gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale :

c) Eine elektroaische Zündzeitpunktversteileinrichtung (3) j bewirkt oberhalb einer vorgegebenen Brennkraftmasohinen-|

drehzahl eine mit zunehmender Drehzahl ansteigende Vor- j Verlegung des Zündzeitpunktes durch Bilden eines Aus- I gangssignals, das das Zeitsignal übersteuert und das

ORIGINAL INSPECTED

Unterbrechen des Erregerkreises der Primärspule (11) bei einem Kurbelwellenwinkel veranlasst, der dem beim nor« malen Unterbrechen durch die elektronische Steueranlage gegebenen Kurbelwellenwinkel voreilt;

d) die elektronische Zündzeitpunktversteileinrichtung (3) enthält auf die Zeitsignale ansprechende Einrichtungen (35«*41)_f die ein erstes Signal bilden, wenn die Spannung der Wechselstrom—Zeitsignale am Ausgang des elektrischen Gebers (5) einen vorgegebenen Wert erreicht und übersteigt;

e) die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung enthält weitere Einrichtungen (7p), die auf das erste Sig- und ein zweites Signal bilden. / j

nal anspreche^ das der elektronischen Steueranlage (15) derart zugeleitet wird, dass diese anspricht, um den Erregerkreis der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) zu unterbrechen.,

2o Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Bälden des ersten Sig_ nals einen Eingangskreis, der auf ein Eingangsignal an~

' spricht, und einen Ausgangskreis erhält, zu dem eine auf die Zeitsignale ansprechende Einrichtung (50) gehört und derj als Ausgang eine Bezugsspannung (Anschlußpunkt 55) bildet,

J die einen Torgegebenen Kleinstwert aufweist, wenn die Spannung der Zeitsignale am Ausgang des elektrischen ^&ebers (5) j unter einem vorgegebenen Wert liegt, und die der Spannung ί am Ausgang (8b) des elektrischen ^Gebers bei oberhalb dieses j

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j vorgegebenen Werts liegender Spannung der Zeitsignale folgt_fj und dass das andere Ende der Spule (9) des elektrischen Ge-
! bers (5) mit dem Ausgangskreis der Einrichtung zum Bilden
des ersten Signals parallel zu deren Eingangskreis verbunden isto

3 ο Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

! gekennzeichnet, dass die auf das erste Signal ansprechenden
Einrichtungen einen Umschal tire Is .(70) enthalten, der in
ι zwei verschiedene Betriebsverhältnisse schaltbar ist und in

einem dieser ^etriebsverhältnisse auf das erste Signal an- |

i sprechend das zweite Signal bildet«,

4c Zündanlage nach Anspruch 3, soweit er auf i

Anspruch 2 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass j der ümschaltkreis (70) durch eine Einrichtung (85) in dem !

_u \

einen -"e tr iebs verhältnis verriegelt wird, so dass das in Ab-I

ι I

hängigkeit vom ersten Signal gebildete zweite Signal an der | elektronischen Steueranlage (15) der Zündanlage aufrechterhalten bleibt und das Wiedererregen der Primärwicklung (11) ι der Zündspule verhindert, und dass auf die normale Arbeits- .

weise der elektronischen Steueranlage zum Unterbrechen des |

Erregerstroms der Primärwicklung der Zündspule ansprechende '' Einrichtungen (91) die Verriegelung des Umschaltkreises lö- '

sen und dessen Betriebsverhältnis umkehren.

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5. Zündanlage nach. Anspruch. 2, 3,soweit er von Anspruch. 2 abhängig ist,oder Anspruch. 4,soweit er von Ansprucjh 2 abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangs-Kreis der ßinrichtung zum Bilden des ersten Signals einen NPN~Transistor (50) mit einer Basiselektrode als Steuerelektrode und einer Kollektor-Emitterstrecke enthält, die garal- [

IeI zu einer Spannungsquelle (4i) in einer Emitterfolgeanord* nung liegen, und dass die Basiselektrode mit dem Ausgang (8b) der Spule (8) des elektriechen Gebers (5) verbunden (Leiter 48) ist.

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