DE3015086C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit folgenden Merkmalen:
ein elektrischer Geber umfaßt einen auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine abgestimmt umlaufenden Läufer sowie eine Geberspule, in der Wechselstromsignale induziert werden, deren Amplitude der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist,
eine Zündspule umfaßt wenigstens eine Primärwicklung in einem Erregerkreis, der mittels einer elektronischen Steueranlage durch die Wechselstromsignale schließbar und unterbrechbar ist,
es ist ferner eine elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung zur drehzahlabhängigen Vorverlegung des Zündzeitpunkts vorgesehen.

Zündanlagen mit einer elektronischen Zündzeitpunktverstelleinrichtung weisen gegenüber Anlagen mit mechanischer Zündzeitpunktverstellung unter anderem den Vorteil auf, daß Materialbrüche sowie ein fehlerhaftes Arbeiten infolge von Herstellungstoleranzen weitgehend ausgeschlossen werden können. Ferner ist bei einer elektronischen Zündzeitpunktverstellung nicht mit solchen Störeinflüssen zu rechnen, welche vom im Betrieb auftretenden Abrieb, vom Spiel im Kupplungsgestänge für eventuell vorgesehene Fliehgewichte sowie von einer Verschmutzung herrühren.

Bei einer aus der DE-OS 21 02 688 bekannten Zündanlagen der eingangs genannten Art werden die vom elektrischen Geber erhaltenen Wechselstromsignale zunächst in einer Sägezahnspannung konstanter Amplitude umgewandelt. Die Sägezahnspannung beaufschlagt einen Schwellwertschalter, die wiederum einen dem Erregerkreis für die Primärspule zugeordneten Schaltverstärker ansteuert. Zur Zeitpunktverstellung wird der Eingang des Schwellwertschalters durch einen variablen Spannungsteiler belastet. Die dem Schwellwertschalter zugeführte Sägezahnspannung wird hierbei in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu positiven bzw. negativen Spannungswerten hin verschoben. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Schaltschwelle des Schwellwertschalters zu variieren.

Ungünstig bei dieser bekannten Zündanlage ist, daß aus den ursprünglichen Wechselstromsignalen zunächst eine Sägezahnspannung mit konstanter, genau vorgegebener Amplitude gebildet werden muß. Ferner ist die Genauigkeit der sich einstellenden Zündzeitpunktverschiebung einerseits von der zusätzlich gebildeten Sägezahnspannung und andererseits von deren vertikaler Verlagerung bzw. der Verlagerung des Schwellwerts des Schwellwertschalters abhängig. Der für eine hinreichende Genauigkeit der Zeitpunktverstellung erforderliche Schaltungsaufwand ist somit relativ groß.

In der DE-OS 21 24 770 ist ein Funkenzündsystem für Brennkraftmotoren beschrieben, bei dem die Zündung nicht induktiv, d. h. durch Unterbrechen des die Primärwicklung enthaltenden Erregerkreises, sondern durch die Entladung eines Kondensators in die Primärwicklung herbeigeführt wird. Auch bei diesem Kondensator-Entladesystem wird die Hochspannungserzeugung über Steuersignale ausgelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zündanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei nur geringem elektronischen Schaltungsaufwand einen zuverlässigen Übergang von einem Betriebszustand ohne Zündzeitpunktverstellung in einem unteren Drehzahlbereich in einen eine Zündzeitpunktverstellung herbeiführenden Betriebszustand in einem oberen Drehzahlbereich gewährleistet und gleichzeitig stets eine zuverlässige Ansteuerung des die Primärwicklung enthaltenden Erregerkreises sicherstellt.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die von den Wechselstromsignalen beaufschlagte Zündzeitpunktverstelleinrichtung jeweils bei Erreichen und überschreiten eines vorgegebenen Wechselstromsignalpegels ein Auslösesignal liefert, das einer Endstufe der Zündzeitpunktverstelleinrichtung zugeführt wird und diese zur Abgabe eines den Stromfluß im Erregerkreis unterbrechenden Ausgangssignals veranlaßt, wobei dieses Ausgangssignal das jeweilige, den Erregerkreis beaufschlagende Wechselstromsignal zur Aufrechterhaltung der Erregerkreis-Unterbrechung übersteuert und damit außer Kraft setzt.

In einem unteren Drehzahlbereich wird hierbei sowohl der Einschalt- als auch der Ausschaltzeitpunkt des Erregerkreises durch die ursprünglichen Wechselstromsignale bestimmt. Hat die Brennkraftmaschine eine vorgebbare Drehzahl erreicht, so ist damit auch die Spitzenspannung des betreffenden Wechselstromsignals bis zu einem vorgegebenen Spannungspegel angestiegen, bei dessen Erreichen der die Primärwicklung enthaltende Erregerkreis zur Auslösung der Zündung unterbrochen wird. Bei weiter ansteigender Drehzahl verlagert sich der Zeitpunkt, bei dem der vorgegebene Signalpegel erreicht wird, auf der Zeitachse immer mehr nach vorne.

Das von der Zeitpunktverstelleinrichtung abgegebene, die Unterbrechung des Erregerkreises herbeiführende Ausgangssignal übersteuert die ursprünglichen Wechselstromsignale, so daß diese außer Kraft gesetzt sind und insbesondere eine nochmalige Zündung während eines betreffenden Wechselstromsignal- Zyklus zuverlässig ausgeschlossen ist.

Weitere vorteilhalfte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer elektronischen Zündanlage für Brennkraftmaschinen, und

Fig. 2 Schaubilder zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten elektronischen Zündanlage.

Im in Fig. 1 dargestellten Schaltbild einer elektronischen Zündanlage ist die Masse mit 2 bezeichnet. Wie durch die jeweils strichlinierte Umrahmung verdeutlicht, umfaßt die Zündanlage eine elektronische Steueranlage 15 eine elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 und einen elektrischen Geber 5 in Form eines Generators mit einem Läufer 6, der auf die Drehzahl der nicht dargestellten Brennkraftmaschinen abgestimmt umläuft. Dem Läufer 6 ist eine Ausgangs- bzw. Geberspule 8 zugeordnet, in der eine Reihe von Wechselstomsignalen induziert wird, deren Amplitude der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist. Die Zündanlage umfaßt ferner eine Zündspule 10 mit mindestens einer Primärwicklung 11, der ein Erregerkreis zugeordnet ist, der von der elektronischen Steueranlage 15 gesteuert wird, die zunächst den Erregerkreis schließt und diesen später unterbricht, und zwar in zeitlicher Abstimmung mit der Brennkraftmaschine, wozu die Wechselstromsignale verwendet werden.

Die elektronische Zündanlage bewirkt eine Zündzeitpunktverstellung, die oberhalb einer gegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl eine mit der Drehzahl steigenden Vorverlegung des Zündzeitpunktes herbeiführt, wozu ein Ausgangssignal gebildet wird, daß das von der elektronischen Steueranlage 15 gelieferte Signal übersteuert, so daß das Zünden früher eintritt. Dies erfolgt also bei einem größerem Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine.

Die Zündanlage kann für beliebige Zünderbrennkraftmaschinen verwendet werden und beispielsweise eine beliebige Anzahl von üblichen Zylindern aufweisen.

Die elektronische Steueranlage 15 gemäß Fig. 1 arbeitet mit einer Quelle für Wechselstromsignale zusammen, nämlich dem elektrischen Geber 5 in Form eines Generators, ferner mit einer üblichen als Betriebsspannungsquelle 4 und der Zündspule 10, die in üblicher Weise die Primärwicklung 11 und eine Sekundärwicklung 12 aufweist, in der bei Unterbrechen des Stroms durch die Primärwicklung 11 eine hohe Zündspannung induziert wird. Der Läufer 6 des elektrischen Gebers 5 wird von der Brennkraftmaschine zeitlich abgestimmt angetrieben und besitzt beispielsweise auf der Verteilerwelle, die von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist.

Je ein vollständiger Ablauf eines Wechselstromsignals, das von dem elektrischen Geber 5 geliefert wird, ist für vier unterschiedliche Brennkraftmaschinendrehzahlen in Fig. 2 dargestellt. Obwohl diese Zeitsignale alle etwa an der gleichen Stelle der Kurbelwinkel aus dem positiven Ast in den negativen Ast übergehen, unterscheiden sie sich in der Amplitude, deren Höchstwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional ist, also mit steigender Drehzahl größer wird. Im Ausführungsbeispiel ist bei unbelasteter Geberspule 8 des elektrischen Gebers 5 die Spitzenamplitude bei einer Drehzahl von 500 U/min 8,8 Volt, während sie bei einer Drehzahl von 5000 U/min 52 Volt beträgt. Die Amplituden sind bedeutend kleiner, wenn die Ausgangsspule 8 belastet ist.

Der Erregerkreis für die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 umfaßt die positive Klemme der Betriebsspannungsquelle 4 einen beweglichen Kontakt 16 und einen festen Kontakt 17 eines geschlossenen Zündschalters 18, einen Leiter 19 zur Primärwicklung 11, die Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistor 20, einen Leiter 21, einen Widerstand 22 sowie die an Masse 2 liegende negative Klemme der Betriebsspannungsquelle 4. Wie üblich wird bei jedem Unterbrechen des Erregerkreises in der Sekundärwicklung 12 eine hohe Zündspannung induziert, die über den Verteiler der Zündkerze des jeweils zum zündenden Zylinders zugeleitet wird.

Der elektrische Geber 5 für die Wechselstromsignale kann von üblicher Bauweise sein und entsprechend der US-PS 32 54 247 mit veränderlichen Reluktanz arbeiten. In der Zeichnung ist der elektrische Geber 5 daher nur schematisch angedeutet.

Der Läufer 6 dreht sich mit auf die Brennkraftmaschinendrehzahl abgestimmter Drehzahl in der Bohrung eines Polstücks 7, wobei beide Teile eine Reihe von über den Umfang verteilten Vorsprüngen entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine aufweisen. Im Beispiel ist der elektrische Geber 5 für eine Achtzylindermaschine bestimmt. Das Polstück 7 kann auch einem Stapel von Scheiben aus magnetischen Werkstoff bestehen und der Magnetfluß durch einen Dauermagneten erzeugt sein, der an der einen Fläche des Stapels befestigt ist. Nähern sich zwei Vorsprünge des Läufers 6 und des Polstücks 7 einander, so nimmt die Reluktanz zwischen beiden Teilen ab, während sie beim Vergrößern des Abstands voneinander zunimmt. Das sich ergebende pulsierende Magnetfeld ist mit der Geber 8 magnetisch gekuppelt und liefert an deren Ausgang ein wellenförmiges Wechselstromsignal, wie in Fig. 2 dargestellt.

Eine elektrische Steueranlage mit einer Zündzeitpunktverstelleinrichtung ist in der US-PS 38 38 672 beschrieben.

Während des positiven Astes jedes von der Geberspule 8 gelieferten Wechselstromsignals ist ein NPN-Transistor 25 in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend, während ein nachgeschalteter NPN-Transistor 26 gesperrt ist, wobei seine Basis-Emitterstrecke Strom zu einem NPN-Transistor 27 leitet, durch den dieser in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend geschaltet wird und von der Basiselektrode eines NPN-Transistor 28 Strom abzieht, wodurch letzterer gesperrt wird. Der Strom über die Basis-Emitterstrecke zu einem Steuertransistor 30 wird hierdurch unterbrochen, so daß auch der Steuertransistor 30 gesperrt ist.

Der Steuertransistor ist ein Silizium-Planar- Transistor, wie in der US-PS 38 38 672 beschrieben ist.

Ist dieser Steuertransistor 30 in seiner Kollektor-Emitterstrecke gesperrt, so fließt ein Strom durch eine Quasi- Kollektorelektrode 30 a, während bei leitender Kollektor- Emitterstrecke die Quasi-Kollektorelektrode im wesentlichen keinen Strom führt. Im ersterwähnten Fall wird ein Basis- 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 10 schließt.

Im weiteren Verlauf des Wechselstromsignals geht dieses aus dem positiven Ast in den negativen Ast über. Dann wird der NPN-Transistor 25 in seiner Kollektor-Emitterstrecke gesperrt und der NPN-Transistor 26 erhält einen Basis- Emitterstrom, so daß er in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend geschaltet wird. Es wird dann Strom aus der Basis- Emitterstrecke dieses NPN-Transistors 27 abgezogen, wodurch dieser gesperrt wird. Hierdurch wird ein Basis-Emitterstrom dem NPN-Transistor 28 zugeleitet, der in der Kollektor- Emitterstrecke leitend wird und Basis-Emitterstrom dem Steuertransistor 30 zuleitet. Dieser wird dadurch in der Kollektor- Emitterstrecke leitend, so daß über die Quasi-Kollektorelektrode 30 A im wesentlichen kein Strom fließt. Damit wird der Basis-Emitterstrom vom NPN-Schalttransistor 20 abgezogen und dieser in einer Kollektor-Emitterstrecke gesperrt, wodurch der Erregerkreis der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 unterbrochen ist; dadurch wird 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 38 38 672 näher beschrieben ist. Diese Teile sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne wesentliche Bedeutung.

Die vorgesehene elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 bezweckt ein Vorverlegen des Zündzeitpunktes mit steigender Brennkraftmaschinendrehzahl, wenn diese oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Es kann hierfür eine bestimmte Kurve vorgegeben werden, wie sie z. B. in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Kurve wird dadurch erreicht, daß die Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 ein Ausgangssignal liefert, daß das normale Steuersignal der elektronischen Steueranlage 15 übersteuert. Die Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 ist in Fig. 1 strichliniert umrandet.

Bei normalem Betrieb der elektronischen Steueranlage 15 bewirkt diese während des positiven Astes des Wechselstromsignals das Schließen des Erregerkreises für die Primärwicklung 11, wenn das Wechselstromsignal am Ausgang der Geberspule 8 etwa 0,4 Volt erreicht. Ein plötzliches Abschalten des Erregerkreises erfolgt dann, wenn das Wechselstromsignal beim Wert 0 Volt in den negativen Ast übergeht. Wird nun ein Vorverlegen des Zündzeitpunkts gefordert, so muß die elektronische Steueranlage 15 bereits wirksam werden, wenn das Wechselstromsignal sich noch in seinem positiven Ast befindet. Die Spannung am Ausgang der Geberspule 8 des elektrischen Gebers 5 muß also entsprechend der empirisch zu ermittelnden Kurve der Vorverlegung des Zündzeitpunkt angepaßt werden.

Ferner müssen auch die positiven Maximalwerte der Amplituden gegenüber Massenpotential bei der vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl empirisch ermittelt werden, oberhalb derer die drehzahlabhängige Zündzeitpunktverlegung erfolgen soll. Schließlich muß auch die Spannung am Ausgang bzw. Anschluß 8 b der Geberspule 8 gegen Masse 2 zwischen Leerlaufdrehzahl und Höchstdrehzahl empirisch ermittelt werden. Ein Beispiel ist in Fig.4 dargestellt, in der die Spannung an diesen Anschluß der Geberspule 8 gegenüber Masse 2 über der Brennkraftmaschinendrehzahl aufgetragen ist. Der Kurvenverlauf zeigt, daß die Spannung mit einem niedrigen Wert im wesentlichen konstant bis zu einem ersten Wert der Drehzahl verläuft, dann bis zu einem zweiten Wert der Drehzahl im wesentlichen linear ansteigt und auf dem erreichten Höchstwert im wesentlichen verbleibt, wenn sich die Drehzahl weiter erhöht. Im Ausführungsbeispiel liegt der niedrige Wert der Spannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 in der Größenordnung von etwa 0,7 Volt bis zu einer Drehzahl von etwa 650 U/min. Sie steigt dann auf einen Wert von etwa 5,2 Volt an, während sich die Drehzahl bis auf 1500 U/min erhöht. Bei weiterer Drehzahlerhöhung bleibt diese Spannung von 5,2 Volt bestehen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Vorverlegung des Zündzeitpunktes oberhalb einer Drehzahl von 1000 U/min. Bei 1000 U/min beträgt der Kurbelwellenwinkel 6,5° und vergrößert sich auf 17,5° Kurvelwellenwinkel für eine Drehzahl von 5000 U/min.

Bei geschlossenem Zündschalter 18 erscheint die positive Spannung der Betriebsspannungsquelle 4 an einem Leiter 31, der über den Leiter 19, einen Widerstand 32 und Leiter 33 und 34 angeschlossen ist.

Die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 umfaßt einen einstellbaren Widerstand 35, einen als Diode geschalteten NPN-Transistor 36, der zusammen mit einem NPN-Transistor 37 einen Eingangsschaltkreis bildet, einen NPN-Transistor 38/- NPN-Transistoren 39 und 40 eine Konstantspannungsquelle 41. Die spricht auf einen bestimmtes Eingangsignal an, um ein Umschaltsignal am Ausgang zu liefern. Die Konstantspannungsquelle 41 kann vom beliebiger Art sein und ist daher nur als Block dargestellt.

Eingänge 41 und 43 bilden Eingangsklemmen des Eingangsschaltkreises (36, 37).

Ferner sind ein Widerstand 44 zum Kompensieren von Temperatureinflüssen und Widerstände 45 und 46 zur Strombegrenzung vorgesehen. Wenn auch der NPN-Transistor 36 als Diode geschaltet ist, so ist doch eine Abstimmung zwischen den Kollektor-Emitterstrecken der den Eingangsschaltkreis bildenden NPN-Transistoren 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 weitergeleitet werden, gleichgültig über welchen NPN-Transistor 36 oder 37 sie geleitet werden.

Fig. 5 zeigt die Charakteristik eines typischen NPN-Transistors, wobei der Kollektorstrom über der Basis-Emitterspannung aufgetragen ist. 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 bzw. der Anschluß 8 a ist über einen Leiter 47 mit dem Eingang 42 verbunden. Der andere Anschluß 8 b der Geberspule 8 ist über einen Leiter 48 mit der als Steuerelektrode einem Schaltkreis zur Erzeugung einer Referenzspannung an der Stelle 55 zugeordneten arbeitenden Basiselektrode eines NPN-Transistors 50 verbunden, dessen Kollektorelektrode an dem positive Spannung führenden Leiter 31 liegt, und dessen Emitterelektrode zum Anschlußpunkt bzw. zur Stelle 55 führt, die 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 wird, liegt parallel zu den Widerständen 53 und 54 an Masse 2. Die Zenerdiode 56 ist mit der Betriebsspannungsquelle 4 bei geschlossenem Zündschalter 18 über den Leiter 19, den Widerstand 32, einen Leiter 57 und einen Widerstand 58 sowie einen Leiter 59 verbunden. Die Widerstandswerte der Widerstände 53 und 54 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Referenzspannung an der Stelle 55 zum Massenpotential positive Polarität und eine solche Größe hat, daß die Differenz zwischen dieser, nunmehr Referenzspannung genannten Spannung an der Stelle 55 und der positiven Spitzenamplitude am Anschluß 8 a der Geberspule 8 bei der vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl bei der das Vorverlegen des Zündzeitpunktes beginnen soll der Summe gleich ist aus der empirisch ermittelten Spannung am Ausgang der Geberspule 8, durch die ein vorgegebener Verlauf der Kurve der Verlegung des Zündzeitpunkts abhängig von der Drehzahl erreicht wird, und dem Basis-Emitter-Spannungsabfall am NPN-Transistor 50.

Der Anschluß 8 a der Geberspule 8 des elektrischen Gebers 5 ist über den Leiter 47 mit dem Eingang 42 verbunden. Der die Referenzspannung an der Stelle 11 bildende Schalt- oder Ausgangskreis dem NPN- Transistor 50 und den Widerständen 53 und 54 ist über einen Leiter 61 mit dem anderen Eingang 43 des Eingangsschaltkreis (36, 37) verbunden. Die Differenz zwischen der positiven Spitzenamplitude am Anschluß 8 a der Geberspule 8 bei der vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl minus der Bezugsspannung an der die Referenzspannung aufweisenden Stelle 55 stellt somit das vorgegebene Eingangssignal für die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 dar, damit diese ein Umschaltsignal am Ausgang liefert.

Im Ausführungsbeispiel wurde die Spannung am Ausgang der Geberspule 8 im positiven Ast, bei der die drehzahlabhängige Vorverlegung des Zündzeitpunktes einsetzt, empirisch mit 8,5 Volt und der Basis-Emitterspannungsabfall des NPN-Transistors 50 mit 0,7 Volt ermittelt. Die Spitzenamplitude am Anschluß 8 a der Geberspule 8 gegenüber Massenpotential bei einer Brennkraftmaschinendrehzahl von 1000 U/min wurde empirisch mit 11,2 Volt ermittelt. Die Abstimmung der Widerstände 53 und 54 erfolgte so, daß die Referenzspannung an der Stelle 55 gegenüber Massenpotential 2,0 Volt betrug. Die Differenz zwischen der Referenzspannung 55 und der Spitzenamplitude von 11,2 Volt beträgt bei 1000 U/min also 9,2 Volt. Dies entspricht der Summe aus dem empirisch ermittelten Spannungspegel des Wechselstromsignals von 8,5 Volt und dem Basis-Emitterspannungsabfall im NPN-Transistor 50 von 0,7 Volt.

Zum Kalibrieren auf diese Spannungspegel dient der einstellbare Widerstand 35, so daß bei Drehzahlen oberhalb 1000 U/min ein genügend großes Eingangssignal zugeleitet wird, das den erforderlichen Strom zur Basiselektrode 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 NPN-Transistoren 36 und 37 leitend zu schalten.

Gemäß der Kurve der Fig. 4 ist die Spannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 des elektrischen Gebers 5 bei der vorgegebenen Drehzahl von 1000 U/min 2,5 Volt, und ist geringer bei niedrigeren Drehzahlen.

Bei Drehzahlen unterhalb von 1000 U/min sind die an den Eingängen 42 und 43 auftretenden Eingangssignale zu schwach, um die NPN-Transistoren 36 und 37 leitend zu schalten. Der NPN-Transistor 50 ist wegen der Referenzspannung an der Stelle 55 und der Einstellung der Widerstände 35 ebenfalls gesperrt. Die Konstantspannungsquelle 41 liefert daher über einen Leiter 62 zur Emitter-Basisstrecke des NPN- Transistors 38, der dadurch in der Emitter-Kollektorstrecke leitend wird und einem Basis-Emitterstrom zum NPN-Transistor 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. An einem Anschlußpunkt 60 erscheint somit kein Signal. Es ist dann an einem NPN-Transistor 65 kein Steuerstrom vorhanden und dieser Transistor gesperrt. Dieser gehört mit NPN-Transistoren 66 und 67 zu einen Kipp- oder Umschaltkreis 70 bildenden Endstufe 70. Bei gesperrten NPN-Transistor 65 erhalten beide NPN-Transistoren 66 und 67 einen Basis-Emitterstrom durch einen Kreis, der von dem positive Spannung führendem Leiter 31 über einen Widerstand 68 und Leiter 71 bzw. 72 führt. Die Kipp- bzw. Endstufe 70 befindet sich somit in einem Betriebszustand, in dem beide NPN-Transistoren 66 und 67 in ihren Kollektor-Emitterkreisen leitend sind. Es ist dann ein Ausgangsignal an einem Ausgang 75 im wesentlichen der Summe gleich aus den Spannungsabfällen des gemeinsamen Emitterwiderstandes 73 und des leitenden Transistors 67. In Reihe geschaltete Dioden 76 und 77 ergeben einen Spannungsabfall, der im wesentlichen dem erwähnten Spannungsabfall in der Endstufe 70 entspricht. Die elektronische Steueranlage 15 erhält somit über den Leiter 82 kein die Zündung veranlassendes Signal.

Erreicht die Brennkraftmaschinendrehzahl den vorgegebenen Wert von 1000 U/min, so wird der NPN-Transistor 50 durch die Referenzspannung an der Stelle 55 nichtleitend geschaltet. Die an den Eingängen 42 und 43 auftretenden Eingangssignale sind jedoch genügend stark, um die NPN-Transistoren 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. Damit erhält auch der Transistor 39 keinen Steuerstrom und wird ebenfalls gesperrt. Es fließt dann Strom zur Basis-Emitterstrecke des Transistors 40 von dem positive Spannung führenden Leiter 31 über einen Widerstand 45. Damit wird der NPN-Transistor 40 in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend und liefert am Anschlußpunkt 60 ein Auslösesignal. Dieses bewirkt ein Umschalten der Endstufe 70 in einen zweiten Betriebszustand. Der Basis-Emitterstrecke des NPN-Transistors 65 wird über einen Leiter 78 macht. Damit werden die NPN-Transistoren 66, 67 schlagartig gesperrt. Den NPN-Transistoren 66 und 67 sind Kollektorwiderstände 87 bzw. 88 zugeordnet. In dem erwähnten zweiten Betriebszustand liegt am Ausgang 75 und einem Ausgang 80 ein höheren Signal positiver Polarität vor. Das Signal am Ausgang 75 liefert Strom zur Basis-Emitterstrecke eines NPN-Transistors 81 der elektronischen Steueranlage 15 über die in Reihe liegenden Dioden 76 und 77 und einem Leiter 82. Dieser Strom schaltet den NPN- Transistor 81 in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend, so daß dem Steuertransistor 30 ein Basis-Emitterstrom zugeleitet wird, der ihn in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend macht, so daß in seiner Quasi-Kollektorelektrode 30 A im wesentlichen kein Strom fließt. Damit erhält aber der Schalttransistor 20 keine Steuerstrom mehr und wird gesperrt und damit der Erregerkreis der Primärspule 11 der Zündspule 10 unterbrochen. Die Zündung des jeweiligen Zylinders ist damit veranlaßt, wobei diese zeitlich gegen die normalerweise von der elektronischen Steueranlage veranlaßt vorverlegt ist.

Bei Brennkraftmaschinendrehzahlen oberhalb der vorgegebenen Drehzahl wird die Spannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 des elektrischen Gebers 5 größer als die Summe aus der Referenzspannung 55 und dem Basis-Emitterspannungsabfall des NPN-Transistors 50, so daß dieser einen Steuerstrom erhält, der ihn in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend macht. Da dieser Transistor als Emitterfolge geschaltet ist, ergibt sich bei diesen Drehzahlen, daß die Referenzspannung an der Stelle 55 im wesentlichen der Spannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 gegenüber Massenpotential verhindert um den Basis-Emitterspannungsabfall des NPN-Transistors 50 folgt. Bei diesen Brennkraftmaschinendrehzahlen sind die Eingangssignalpegel an den Eingängen 42 und 43 dem ausgewählten Pegel gleich, wenn die Spannung am Ausgang bzw. über der Geberspule 8 dem empirisch ermittelten Wert dieser Spannung im positiven Ast des Wechselstromsignals gleich ist. Damit folgt die Zündzeitpunktverlegung der Änderung der Drehzahl entsprechend der vorgegebenen Kurve. Es ist dies dadurch bedingt, daß bei leitendem NPN-Transistor 50 die Spannung an der die Referenzspannung 55 und damit am Eingang 43 einen Spannungsabfall am Transistor 50 geringer ist als die Ausgangsspannung an der Geberspule 8 gegenüber Massenpotential. Die Spannung an den Eingängen 42 und 43 entspricht daher der Ausgangsspannung an der Geberspule 8 plus dem Basis-Emitterspannungsabfall am NPN-Transistor 50 ist.
E _s die vorgegebene Eingangsspannung,
E₁ die Spannung am Anschluß 8 a der Spule 8,
E₂ die Spannung an der Stelle 55 und dem Eingang 43, bzw. die Referenzspannung,
E _be der Basis-Emitterspannungsabfall des Transistors 50,
E₃ die Spannung am Anschluß 8 b der Spule 8,
E₄ die Spannungsdifferenz an der Geberspule,
E _s = E₁-E₂,
E₁ = E₃-E₄,
E₂ = E₃-E _be ,
E _s = (E₄+E₃) - (E₃-E _be ),
E _s = E₄-(E _be ),
E _s = E₄-E _be .

Unter Bezugnahme auf die Kurve in Fig. 4 ist die Spannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 gegenüber Massenpotential 2,7 Volt bei einer Drehzahl von 1125 U/min. Dieser Wert entspricht der Summe von 2,0 Volt der Referenzspannung an der Stelle 55 plus dem Spannungsabfall am NPN-Transistor 50. Dieser erhält also Steuerstrom und wird in seiner Kollektor- Emitterstrecke leitend geschaltet. Dann folgt die Referenzspannung an der Stelle 55 der Ausgangsspannung am Anschluß 8 b der Geberspule 8 gegenüber Massenpotential vermindert um den Basis- Emitterspannungsabfall des Transistors 50. Da der Anschluß 8 a der Geberspule 8 mit dem Eingang 42 und die Referenzspannung aufweisende Stelle 55 mit dem Eingang 43 verbunden ist, wird dann wenn eine Drehzahl vorliegt, bei der die Ausgangsspannung der Geberspule 8 am Anschluß 8 b gleich oder größer als die Referenzspannung an der Stelle 55 plus dem Basis- Emitterspannungsabfall des NPN-Transistors 50 ist, bei Erreichen einer Spannung von 8,5 Volt am Ausgang bzw. über der Geberspule 8 ein Eingangsignal von 9,2 Volt an den Eingängen 42 und 43 erscheinen; dies reicht aus, um die den Eingangsschaltkreis (36, 37) bildenden NPN-Transistoren 36 und 37 leitend zu schalten. Es erscheint dann am Anschlußpunkt 60 ein Auslösesignal positiver Polarität als Ausgang, wie bereits erläutert wurde. Dies überführt die Kipp- bzw. Endstufe 70 in den zweiten Betriebszustand, in dem, wie bereits erläutert, ein Zündvorgang ausgelöst wird.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind die Wechselstromsignale bei verschiedenen Drehzahlen zwar unterschiedlich in der Amplitude, jedoch gehen ihre positiven Äste in allen Fällen in der gleichen Stelle in die negativen Äste über. Das bedeutet, daß die elektronische Steueranlage 15 die Zündung unabhängig von der Drehzahl immer zur gleichen Zeit ausgelöst. Durch die Ausgestaltung mit der Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 kann mit höheren Brennkraftmaschinendrehzahlen eine Vorverlegung des Zündzeitpunktes vorgenommen werden, durch die der Verbrennungsvorgang verbessert wird. Es kann hierbei durch die empirische Festlegung der Pegel die Anpassung an die jeweilige Brennkraftmaschine optimiert werden.

Befindet sich die Kipp- oder Endstufe 70 im zweiten Betriebszustand, in dem am Ausgang 80 ein Signal positiver Polarität vorliegt, so wird dieser über einen Leiter 83 der Basis-Emitterstrecke eines zur Verriegelung der Kippstufe dienenden NPN-Transistors 85 zugeleitet, der in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend geschaltet wird. Es leitet dann der Basis-Emitterstrecke des NPN- Transistors 65 Strom zu, der vom positive Spannung führenden Leiter 31 über einen Widerstand 86 und den Leiter 78 fließt. Der Transistor 85 wirkt somit als Riegel für die Endstufe 70 und hält diese in dem Betriebszustand, in dem sie durch das Auslösesignal im Anschlußpunkt 60 gebracht wurde. Es bleibt damit das die Zündung auslösende Ausgangssignal am Ausgang 75 erhalten und verhindert ein Wiedereinschalten des Erregerkreises der Primärwicklung 11 der Zündspule. Das Signal zum Zünden hält den NPN-Transistor 81 der elektronischen Steueranlage 15 leitend, so daß der Schalttransistor 20 gesperrt ist.

Da die Wechselstromsignale vom elektrischen Geber 5 laufend anfallen, erfolgt bei einem zur Zeit übersteuerten Wechselstromsignal bei seinem Übergang vom positivem Ast zum negativen Ast in der elektrischen Steueranlage 15 ein Sperren des Transistors 25, ein Leiterschalten des Transistors 26, und ein Sperren des Transistors 27, wie dies zuvor beschrieben wurde. Bei gesperrtem Transistor 27 erscheint an einem Anschlußpunkt 90 ein Signal positiver Polarität, das über einen Leiter 92 und einen Leiter 93 der Basis-Emitterstrecke eines eine Entriegelungseinrichtung bildenden 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 Transistoren 66 und 67 in den leitenden Zustand schalten, so daß die Kipp- bzw. Endstufe 70 in ihren ersten Betriebszustand zurückkehrt, in dem die Spannungen an den Ausgängen 75 und 80 im wesentlichen den Spanungsabfällen in der Endstufe 70 gleich sind. Diese Spannungen können die NPN-Transistoren 81 und 85 nicht leitend halten, so daß die Kipp- oder Endstufe 70 und die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 entriegelt sind.

Es sind NPN-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 zueinander geschalteten Widerständen 97 und 98 sind so gewählt, daß an einem zwischen ihnen liegenden Anschlußpunkt 99 eine ausreichende Spannung vorliegt, um der Basis-Emitterstrecke des NPN-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 gesunken ist. Wird der NPN-Transistor 95 bei zu geringer Batteriespannung gesperrt, so wird über einen Leiter 94 der Basis- Emitterstrecke des NPN-Transistors 96 Strom zugeleitet, der diesen in seiner Kollektor-Emitterstrecke leitend macht, wodurch die Basiselektrode des NPN-Transistors 65 an Masse 2 gelegt wird, wodurch die Zündzeitpunktverstelleinrichtung 3 arbeitsunfähig wird.

Die Kollektorwiderstände 87 und 88 sind der Kollektorelektroden der NPN-Transistoren 66 und 67 zugeordnet.

Claims (5)

1. Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit folgenden Merkmalen:
ein elektrischer Geber (5) umfaßt einen auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine abgestimmt umlaufenden Läufer (6) sowie eine Geberspule (8), in der Wechselstromsignale induziert werden, deren Amplitude der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist,
eine Zündspule (10) umfaßt wenigstens eine Primärwicklung (11) in einem Erregerkreis, der mittels einer elektronischen Steueranlage (15) durch die Wechselstromsignale schließbar und unterbrechbar ist,
es ist ferner eine elektronische Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung (3) zur drehzahlabhängigen Vorverlegung des Zündzeitpunkts vorgesehen,
dadurch gekennzeichnet, daß die von den Wechselstromsignalen beaufschlagte Zündzeitpunktverstelleinrichtung (3) jeweils bei Erreichen und überschreiten eines vorgegebenen Wechselstromsignalpegels ein Auslösesignal liefert, das einer Endstufe (70) der Zündzeitpunktverstelleinrichtung (3) zugeführt wird und diese zur Aufgabe eines den Stromfluß im Erregerkreis unterbrechenden Ausgangssignals veranlaßt, wobei dieses Ausgangssignal das jeweilige, den Erregerkreis beaufschlagende Wechselstromsignal zur Aufrechterhaltung der Erregerkreis- Unterbrechung übersteuert und damit außer Kraft setzt.

2. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündzeitpunktverstelleinrichtung (3) zur Erzeugung des Auslösesignals einen auf einen vorgebbaren Eingangssignalpegel ansprechenden Eingangsschaltkreis (36, 37) umfaßt, daß ein auf die Wechselstromsignale ansprechender Schaltkreis (50) zur Erzeugung einer Referenzspannung (55) vorgesehen ist, welche einen vorgebbaren minimalen Pegel aufweist, solange der Spannungspegel der Wechselstromsignale über der Geberspule (8) geringer als ein vorgebbarer Wert ist und welche der Spannung an einem vorgebbaren Anschluß (8 b) der Geberspule (8) folgt, solange der Spannungspegel der Wechselstromsignale gleich oder größer ist als der vorgebbare Wert, und daß der andere Anschluß (8 a) der Geberspule (8) sowie der Ausgang des die Referenzspannung (55) erzeugenden Schaltkreises (50) mit den Eingangsklemmen des Eingangsschaltkreises (36, 37) verbunden sind.

3. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (70) eine Kippschaltung umfaßt, welche in zwei verschiedene Betriebszustände schaltbar ist, um in Abhängigkeit vom Auslösesignal das Ausgangssignal während eines vorgebbaren Betriebszustands zu erzeugen.

4. Elektronische Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (85) zur Verriegelung der Kippschaltung in dem einen vorgebbaren Betriebszustand vorgesehen ist, um das Ausgangssignal an der elektronischen Steueranlage (15) zur Verhinderung einer Wiedererregung der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) aufrechtzuerhalten, und daß eine Einrichtung (91) vorgesehen ist, um in Abhänigkeit vom Normalbetrieb der elektronischen Steueranlage (15) in Bezug auf eine Unterbrechung des Stromflusses im Erregerkreis infolge des gleichen Wechselstromsignal-Zyklus die Kippschaltung zu entriegeln und eine Umkehrung des Betriebszustands herbeizuführen.

5. Elektronische Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Erzeugung der Referenzspannung (55) einen NPN-Transistor (50) mit einer Basiselektrode als Steuerelektrode und einer zwischen den Klemmen einer Betriebsspannungsquelle (4) liegenden Kollektor-Emitterstrecke umfaßt, der als Emitterfolger verschaltet ist, und daß der vorgebbare Anschluß (8 b) der Geberspule (8) mit der Basiselektrode des NPN-Transistors (50) verbunden ist.