DE3111856A1

DE3111856A1 - Elektronisch geregeltes zuendsystem und verwendung dieses zuendsystems

Info

Publication number: DE3111856A1
Application number: DE19813111856
Authority: DE
Inventors: Christoph Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Dömland; Willy 7103 Schwaigern Minner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; Volkswagen AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1982-12-02
Also published as: GB2095748B; JPS57210162A; GB2095748A; US4479479A; DE3111856C2; JPH022470B2

Description

1) Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70

2) VOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg 1

Heilbronn, den 03.02.81 SE2-Ma-fi - HN 80/60

Elektronisch geregeltes Zündsystem und Verwendung dieses Zündsystems

•je Die Erfindung betrifft ein elektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der Einsatzzeitpunkt des durch die Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms drehzahlabhängig so geregelt ist, daß dieser Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht. Ein derart elektronisch geregeltes Zündsystem ist beispielsweise Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 30 34 176.5.

Verbrennungsmotoren weisen in der Anlaufphase bis zu einer Drehzahl von ca. 1000 Umdr./min extreme Beschleunigungsänderungen der Motorwelle auf. Diesen starken Beschleunigungsänderungen können die bekannten, von der Motorwelle gesteuerten, elektronisch geregelten Zündsysteme nicht schnell genug folgen, so daß es unter Umständen zu Zündaussetzern kommt. Wenn diese Zündaussetzer periodisch auftreten, kommt es zu einer unrunden Laufweise des Motors, "und ein Hochlauf des Motors nach dem Start ist nicht gewährleistet. Eine Abhilfe durch generelle Änderung der Regelzeitkonstante des elektronischen Zündsystems ist nicht möglich, da die Regelung auch den Beschleunigungsänderungen bei mittleren und hohen Drehzahlen ausreichend schnell folgen muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisch geregeltes Zündsystem anzugeben, bei dem Zündaussetzer bei periodischen Drehzahlschwankungen sicher vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem elektronisch geregelten Zündsystem der eingangs beschriebenen Art unmittelbar vor dem zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom (I ) den

für die Zündung erforderlichen Wert (I ) erreicht hat, ^ prmax '

daß bei nicht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von Zündaussetzern bei periodischen Drehzahlschwankungen (ZA) die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum (T_WT,) abgeschaltet und der

Mr

Einsatzzeitpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (U_T._T) des Zündimpulsgebers abgeleitet wird und daß nach Beendigung des definierten Abschaltzeitraum (T„_p) der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch geregelten Zündsystem wird vorzugsweise aus der Verweildauer des Primärstroms im, oder über dem, für die Zündung erforderlichen Wert ein Prüfimpuls abgeleitet, mit dem die an einem Kondensator anliegende Spannung veränderbar ist. Diese Kondensatorspannung wird mit einer festen Vergleichsspannung verglichen, wobei sich aus diesem Vergleich ergibt, ob der Primärstrom vor einem vom Steuersignal des Zündimpulsgebers vorgegebenen Zündzeitpunkt einen ausreichend großen Wert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird eine Funktion ausgelöst, durch die die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum abgeschaltet wird. Der genannte Kondensator wird nur durch die Prüfimpulse entladen und ansonsten aufgeladen. Die Impulsdauer der Prüfimpulse entspricht vorzugsweise der Verweildauer des Primärstroms im, oder über dem, für die Zündung erforderlichen Wert. Die Auflade- und Entladezeitkonstante der Spannung am erwähnten Kondensator wird

so gewählt, daß diese Spannung bei einem durch einen Prüfimpuls bedingten Entladevorgang stets unter den Wert der Vergleichsspannung sinkt und im nachfolgenden Aufladevorgang stets über den Wert der Vergleichsspannung ansteigt. Für den Vergleich der beiden Spannungen ist vorzugsweise ein Komparator vorgesehen, der im - durch das Steuersignal des Zündimpulsgebers vorgegebenen - Zündzeitpunkt für den Spannungsvergleich kurzfristig aktiviert wird.

Zur Aktivierung des Komparators werden vorzugsweise jeweils mit Beginn der Zündphase aus den die Zündung einleitenden Impulsflanken des Steuersignals Aktivierungsimpulse abgeleitet. Diese Aktivierungsimpulse werden beispielsweise durch Differenzieren des vom Zündimpulsgeber abgegebenen Steuersignals und nachfolgender Unterdrückung der von den positiven Flanken des Steuersignals herrührenden Impulse gewonnen. Der durch die Aktivierungsimpulse getriggerte Komparator wird nur dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn bei vorhandenem Aktivierungsimpuls die Kondensatorspannung über der Vergleichsspannung liegt.

Bei vorhandenem Ausgangssignal am Komparator wird beispiels weise eine dem Komparator nachgeschaltete monostabile Kippstufe vom stabilen in den guasistlabilen Zustand übergeführt, wobei durch diesen Schaltvorgang die elektronische Regelung für einen von der Verweildauer der Kippstufe im quasistabilen Zustand bestimmten Zeitraum abgeschaltet wird. Dieser Abschaltzeitraum wird wenigstens einige Perioden des vom Zündimpulsgeber abgegebenen Steuersignals umfassen.

In einer Aus führungsform kann die Abschaltzeit ca. 300 msec 1,5 sec betragen.

Das elektronisch geregelte Zündsystem mit der erfindungsgemäßen Abschaltung der Regelung während eines begrenzten Zeitraums eignet sich insbesondere zur Verwendung innerhalb eines Systems, bei dem der Einsatzzeitpunkt des Primärstroms vom Schnittpunkt der negativen Flanke einer aus dem Steuersignal des Zündimpulsgebers abgeleiteten sägezahnförmigen Spannung mit einer Referenzspannung bestimmt wird.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden anhand eines AusführMnysbeispieles näher erläutert werden.

Die Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Zündsystems.

Aus den Diagrammen der Figuren la - If ergibt sich die Wirkungsweise des elektronisch geregelten Zündsystems. Die Figuren Ig und lh zeigen den prinzipiellen Schaltungsaufbau zur Erzeugung der in den Diagrammen der Figuren la If vorkommenden sägezahnförmigen Spannungsverlaufe.

Aus den Diagrammen der Figuren 2a - 2c ergibt sich das Entstehen störender Zündaussetzer. Figur 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Schaltungsteils durch den die elektronische Regelung für einen begrenzten Zeitraum außer Kraft gesetzt wird.

Die Figur 4 zeigt eine Detailschaltung der Abschaltelektonik.

Aus den Diagrammen der Figuren 5a - 5g ergibt sich die Wirkungsweise der Abschalteleltronik beim Auftreten eines Zündaussetzers.

Aus den Diagrammen der Figuren 6a - 6d ergibt sich die Wirkungsweise der kontinuierlichen und automatischen Wiedereinschaltung des elektronisch geregelten Zündsystems nach Ablauf des definierten Abschaltzeitraums.

AO

In der Figur 1 ist der Motor 1 mit den Zylindern und der Motorwelle 2 angedeutet. Die Motorwelle steuert über ein Getriebe 3 den Zündimpulsgeber 4, der ein elektrisches Ausgangssignal A bzw. U_1n gemäß Figur la liefert. Dieses Steuersignal U_TN wird auf das elektronisch geregelte Zündsystem 5 gegeben, dessen Ausgangssignal B seinerseits den Primärstrom durch die Zündspule 6 steuert. Der Primärstrom der Zündspule wird von der angeschlossenen Batterie 8 geliefert. Die Zündimpulse gelangen vom Sekundärkreis der Zündspule 6 über den Zündverteiler 7 zu den einzelnen Zündkerzen des Verbrennungsmotors 1.

Im Diagramm der Figur la ist das am Ausgang des Zündimpulsgebers 4 anstehende Steuersignal U dargestellt, wobei jeweils die vom High- zum Low-Pegel gehende Flanke zum Zeitpunkt t, die Zündung auslöst. Der Low-Zustand des Steuersignals U _M während der Zeit t, - t„ nennt man die Zündphase. Im High-Zustand des Steuersignals U_n in der Zeit zwischen t„ und t,, die auch als Kontaktschließzeit bezeichnet wird, kann der Primärstrom durch die Zündspule fließen. Das Verhältnis der Kontaktschließzeit zur Periode T wird als Schließwinkel bezeichnet.

Im Diagramm der Figur Ib ist der Primärstrom durch die Zündspule bei einem mechanischen Zündsystem dargestellt. Der Strom wird dabei auf einen bestimmten Amplitudenwert I , der für die Zündung ausreichend ist, begrenzt. Wie man dem Diagramm entnehmen kann, beginnt der Primärstrom am Zeitpunkt t„ zu fließen und erreicht insbesondere im unteren Drehzahlbereich des Motors bereits lange vor dem Zündzeitpunkt t_. seinen Maximalwert.

- "tr -

Elektronisch geregelte Zündsysteme haben zum Ziel, die Verluste, die sich aus der langen Verweildauer des Primärstroms in seinem Maximum ergeben, zu vermeiden. Die genannten Verluste, die als Wärme in der Zündspule umgesetzt werden, ergeben eine unnötig hohe Batteriebelastung.

Elektronische Zündsysteme haben deshalb die Aufgabe, den Primärstrom erst kurz vor der Zündung in einer für die Zündung ausreichenden Größe zur Verfügung zu stellen. Bei elektronisch geregelten Zündsystemen hat daher der Pri-. märstrom einen Verlauf gemäß dem Diagramm Figur Ic. Daraus ergibt sich, daß der Primärstrom zeitverzögert gegenüber dem mechanischen System erst zu einem Zeitpunkt t. einsetzt und zum Zeitpunkt t,-, der kurz vor Beginn der Zündphase zum Zündzeitpunkt t^ liegt, seinen Maximalwert I erreicht,
prmax

Wie diese Regelung des Primärstroms erreicht wird, ergibt sich beispielsweise aus der älteren Patentanmeldung P 30 34 176.5. Die Wirkungsweise soll nochmals anhand der Diagramme Id - If und der Prinzipschaltungen gemäß der Figuren Ig und lh erläutert werden.

Während der Low-Zeit zwischen t, und t- des Steuersignals U gemäß Figur la, die der Zündphase entspricht, wird gemäß der Figur Ig ein Kondensator C, mit dem Strom I_T, geladen und in der Zeit t₂ - t₃ in der High-Phase des Steuersignals mit dem Strom I .. entladen, wodurch sich am Kondensator C, gemäß Figur Id die sägezahnförmige Spannung U , einstellt. Diese Spannung U_c, wird mit einer Referenzspannung U-.,,,, verglichen, wobei der Schnittpunkt der negativen Flanke der sägezahnförmigen Spannung U_., mit der in Figur Id konstant angenommenen Referenzspannung den Zeitpunkt bestimmt, der den Strom in der Primärwicklung freigibt. Die miteinander verglichenen Spannungen gemäß Figur ld schneiden sich beispielsweise im Zeitpunkt t., der

Al

somit identisch ist mit dem Beginn des Stromflusses in der Primärwicklung. Wie das Ausgangssignal, das den Primärstrom freigibt, aus dem Spannungsvergleich gewonnen werden kann, ergibt sich beispielsweise aus der älteren Patentanmelung P 30 34 176.5.

Die Referenzspannung U_o„_ soll im Gegensatz zu der Darstellung in Figur Id vorzugsweise drehzahlabhängig sein, damit die Anstiegszeit des Spulenstroms, die praktisch nur von der Spuleninduktivität und der Batteriespannung abhängig und damit drehzahlunabhängig ist, ausgeglichen wird. Dieser Ausgleich kann mit Hilfe einer sägezahnförmigen Referenzspannung gemäß der Figur If herbeigeführt werden. Hierzu wird gemäß Figur lh ein zweiter Kondensator C- mit einem Konstantstrom I_ _o aufgeladen und durch einen zweiten Strom I_E„ bei Betätigung des Schalters S₃ entladen. Der Strom I„₂ wird nur während der Zeit eingeschaltet, in der der Primärspulenstrom I in seinem

Maximum I verweilt. Der Schalter S-, in der Figur lh prmax 3

muß daher mit Hilfe eines Impulses gesteuert werden, der in der Figur Ie dargestellt und aus der Verweildauer des Primärspulenstroms in seinem Maximum in der Zeit t,- - t-, abgeleitet wird. Wie ein derartiger Impuls gewonnen werden kann, ergibt sich beispielsweise aus der älteren Patenanmeldung P 30 15 939.8.

Wählt man beispielsweise den Entladestrom I- llmal größer &Jä eiR» LadiBtrom i_Tp# dann rcujol l «ich das System selbst- ** tätig so, daß die Verweilzeit des Stomes I im Maximum I etwa 10 % der Gesamtperiode T umfaßt. Die Referenzprmax \

spannung U _p gemäß der Figur If steigt gering solange an, bis der Strom I durch die Primärspule seinen Maximalwert

I _χ erreicht hat und fällt dann während der Verweildauer t des Primärstroms in seinem Maximum stärker ab. Die Impulse t , die den Entladevorgang steuern, beginnen bei tr kurz vor dem Zündzeitpunkt und enden im Zündzeitpunkt t₃· Die Referenzspannung U „ muß, damit eine elektronische Regelung des Zündvorganges eintritt, am Ende der Zündphase zum Zeitpunkt t„ unter der Kondensatorspannung U-., die zu diesem Zeitpunkt ihr Maximum erreicht, liegen. Erwähnt sei noch, daß bei einem elektronisch geregelten Zündsystem Mittel vorgesehen sind, durch die am Beginn einer Zündphase zum Zündzeitpunkt t^ der Kondensator C, völlig entladen wird, so daß jeder nachfolgende Ladevorgang von der O-Volt-Linie ausgeht. Wie dies bewerkstelligt wird, ergibt sich gleichfalls aus der bereits erwähnten älteren Patentanmeldung P 30 34 176.5.

Kommt es in der Anlaufphase des Motors bei sehr niedrigen Drehzahlen zu den bereits erwähnten Zündaussetzern, dann hat das Ausgangssignal U den in Figur 2a dargestellten Verlauf. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß in der zweiten dargestellten Periode P„ die Zündphase zu Lasten der Kontaktschließzeit gegenüber der ersten und der dritten Periode verlängert wurde. Der gleiche Fehler tritt wiederum in der vierten noch dargestellten Periode P. auf. Daraus ergibt sich bei dem elektronisch geregelten Zündsystem ein Verlauf der Kondensatorspannung U , und der Referenzspannung U-^T-, gemäß Figur 2b. Aufgrund der wesentlich verlängerten Zündphase des Steuersignals U _w, steigt die Spannung U_cl in der Periode P„ auf einen wesentlich höheren Wert gegenüber der vorangegangenen Periode P, an.

In der auf die Low-Zeit der Periode P„ folgenden verkürzten High-Zeit kann die Spannung U nicht mehr unter die Refe-

renzspannung U_n^₁, fallen, so daß es gemäß Figur 2c zu einem Kjbr

Zündaussetzer ZA kommt. Die Referenzspannung U wird da-

K. ti r

her auch am Ende der zweiten Periode aufgrund des fehlenden t -Impulses nicht abgesenkt, sondern steigt weiter an, so daß in der dritten Periode P- der Schnittpunkt der Referenzspannung mit der Spannung U , über der Schnittstelle in der ersten Periode P liegt. Dadurch beginnt der Primärstrom gemäß Figur 2c nunmehr zu einem früheren Zeitpunkt zu fließen, so daß die Verweildauer t ' des Primärstroms in seinem Maximum größer als die sich aus der ersten Periode ergebenden Zeit t ist. In der vierten noch dargestellten Periode P . kommt es aufgrund der verlängerten Low-Zeit des Steuersignals und der entsprechend reduzierten High-Zeit wiederum zu einem Zündaussetzer.

Die Referenzspannung wird in der dritten Periode aufgrund der vergrößerten Verweilzeit t ' des Primärstroms in seinem Maximum wieder stärker entladen. Aufgrund dieser Wirkungsmechanismen kann es zu einem eingeschwungenen Zustand des Zündsystem·=; kommen, bei dem auch durch eine vermehrte Kraftstoffzufuhr die Motordrehzahl nicht mehr beeinflußt werden kann, so daß ein Hochlauf des Motors nach dem Start nicht gewährleistet ist.

Dieses Fehlverhalten wird erfindungsgemäß durch das Zurückziehen auf den, durch die mechanische Kontaktschließzeit bedingten, Stromverlauf in der Primärspule während einer befristeten Zeit aufgehoben. Eine hierfür geeignete Prinzipschaltung zeigt die Figur 3 in Verbindung mit den Diagrammen der Figuren 5a - 5g. In der Figur 5a ist nochmais das Steuersignal U_JM bei periodisch auftretenden Zündaussetzern dargestellt. Die Schaltung nach der Figur 3 enthält einen Kondensator C_, der mit einem Strom Ιaufgeladen wird. Über einen Schalter S. wird der Kondensator C_ in der Zeit t , die der Verweildauer des Primär-3 e'

stroms in seinem Maximum entspricht, entladen. Der daraus

AS

- ie -

sich ergebende Verlauf der Spannung U ., am Kondensator C₃ ist in der Figur 5f dargestellt. Die Figur 5c zeigt den Verlauf der Spannung U , am Kondensator C, und den sägezahnförmigen Verlauf der Referenzspannung U_DT?1:1, während in Figur 5d der zugehörige Verlauf des PrimärStroms I und in Figur 5e die Impulse dargestellt sind, die sich aus der Verweildauer t des Primärstroms in seinem Maxi-

mum I ergeben. Die Spannung U^,., am Kondensator C-.

gemäß Figur 5 f wird mit einer Vergleichsspannung U an einem Komparator K gemäß Figur 3 verglichen. Die Festspannung U„ ist gemäß Figur 5f beispielsweise halb so groß wie die maximale Spannung U-. am aufgeladenen Kondensator C₃.

wie man der Figur 5f entnimmt, sinkt die Spannung U_r3 am

Kondensator C-. während der Entladezeit t auf einen Wert 3 e

ab, der unter dem der Vergleichsspannung U^ liegt und steigt in der nachfolgenden Ladephase stets auf einen Wert an, der oberhalb der Vergleichsspannung liegt.

Am Ende der zweiten Periode P„ des Steuersignals ergibt sich aus den bereits erläuterten Gründen ein Zündaussetzer ZA, da gemäß Figur 5d im Zündzeitpunkt in der Primärspule kein Strom I geflossen ist. Daraus ergibt sich, daß zu diesem Zeitpunkt auch kein Impuls gemäß Figur 5e während einer Zeit t vorhanden ist, der den Kondensator C₃ entladen könnte. Im Zündzeitpunkt nach der zweiten Periode P~ des Steuersignals liegt somit die Spannung U_r3 am Kondensator C₃ über dem Wert der Vergleichsspannung U_v·

Gemäß der Figur 3 wird die Spannung U_v mit der Spannung U_₃ an einem Komparator K verglichen. Dieser Vergleich wird vorzugsweise so durchgeführt, daß der Komparator K nur während einer kurzen Zeitspanne zu Beginn jeder Periode des Steuersignals aktiviert wird.

Dem Komparator K wird deshalb ein Triggersignal U . gemäß Figur 3 zugeführt, das durch Differenzieren mit Hilfe eines Differenziergliedes D aus dem Steuersignals U gewonnen wird. Als Triggerimpulse mit der Zeitdauer t gemäß Figur 5b werden nur die von den negativen, die Zündung einleitenden Flanken des Steuersignals abgeleiteten Impulse verwendet. Der Komparator K wird somit nur bei vorhandenen Triggerimpulsen gemäß Figur 5b aktiviert. Am Ende der ersten Periode liegt gemäß Figur 5f die Kondensatorspannung π unter der Vergleichsspannung U_v, so daß der Komparator K kein Ausgangssignal abgibt. Am Ende der zweiten Periode P„ liegt dagegen aufgrund des veränderten Steuersignals U_n die Spannung U₃ über dem Wert U_v, und der Komparator K gibt ein Steuersignal gemäß Figur 5g ab, durch das eine die elektronische Regelung zeitweise abschaltende Funktion ausgelöst wird.

Diese Funktion besteht gemäß der Figur 5c beispielsweise darin, daß die Referenzspannung U_Dr,„ bei einem auftretenden Ausgangssignal U _p am Komparator K auf einen Wert U κ angehoben wird, der in jedem Fall höher ist als die maximale Spannung U , am Kondensator C,. Dadurch wird die elektronische Regelung abgeschaltet und der Primärstrom fließt in den nachfolgenden Perioden des Steuersignals π bereits mit dem Beginn der High-Phase. Dadurch vergrößert sich die Verweildauer t ' bzw. t '■ des Primärstroms gemäß den Figuren 5d und 5e in den nachfolgenden Perioden P_ und P., so daß der Kondensator C₃ in den Entladephasen gemäß Figur 5f entladen wird. Die Zeitkonstanten des Kondensators C₃ für den Auf- und Entladevorgang sind so gewählt, daß entsprechend der Figur 5f bei jedem Ladevorgang die Vergleichsspannung U.. sicher überschritten wird.

- te -

Eine Schaltung zur Erzeugung des Trigger signal IL, . gemäß Figur 5b und für den Vergleich der Spannungen U₃ und U„ gemäß Figur 5f ist in Figur 4 dargestellt. Das Steuersignal U_n wird über den Transistor T- auf das Differenzierglied aus dem Widerstand R und dem Kondensator C.

gegeben. Am nachgeschalteten Transistor T„ werden die von den positiven Flanken des Steuersignals U herrührenden Trigger-Impulse unterdrückt, so daß am Kollektorwiderstand R₃ des Transistors T„ nur noch Triggersignale gemäß der Figur 5b anstehen. Diese Trigger-Impulse werden am Transistor Τ-, invertiert, so daß der Transistor T. des Differenzverstärkers aus den Transistoren T. und T_n- bei jedem auftretenden Trigger-Impuls geperrt wird.

in der Figur 4 ist ferner der Kondensator C₃ dargestellt, an dem die Spannung U_,, gemäß der Figur 5f ansteht. Der Kondensator C-. wird mit Hilfe des Transistors T_R, der nur während der Verweildauer t der Primärstroms in seinem Maximum durchgeschaltet wird, entladen und über R_ geladen.

Der Kondensator C, ist über einen als Diode geschalteten Transistor T₇ und einen nachgeschalteten Transistor Tg an die Basiselektrode des Transistors T₅ des Differenzverstärkers angeschaltet. Die Transistoren T-. und T₇ werden nur dann durchgesteuert, wenn die Spannung U₃ größer als 2 υ_πτ^ 1,5 V ist, Da der Kondensator bei U_ = 3 V auf

BE B

diese Spannung U aufgeladen wird, erfolgt die Durchsteue-

U
rung von T_fi und T₇ bei ca. B.

Wenn die Kondensatorspannung U₃ somit größer ist als die Summe der Basisemitterspannungen der Transistoren T, und T₇ wird der Basisstrom des Transistors T,- über den Transistor Tg abgeleitet und der Transistor T₅ sperrt. Nur wenn der Transistor T₁- zu einem Zeitpunkt gespert wird,

in dem auch der Transistor T. infolge eines auftretenden Aktivierungsimpulses gesperrt ist, kann am Kollektor der beiden Transistoren T. und T^, der den Ausgang des Komparators bildet, ein Spannungssprung und damit ein Ausgangssignal U gemäß Figur 5g auftreten.

Dieses Ausgangssignal wird beispielsweise auf eine monostabile Kippstufe MF gegeben, die dadurch aus ihrem stabilen Zustand in den quasistabilen Zustand überführt wird. Mit dem daraus resultierenden Ausgangssignal U am Ausgang der monostabilen Kippstufe MF wird die Referenzspannung U _p gemäß Figur 5c auf den Wert U_n^x

it.
Kondensator C, ist.

angehoben, der deutlich höher als die Spitzenspannung am 15

Die Zeitdauer T._t„ während der die Referenzspannung

Mr

gemäß der Figur 5c auf ihren angehobenen Wert U_„„x bleibt, wird von der Verweildauer der monostabilen Kippstufe MF im quasistabilen Zustand bestimmt. T sollte, wie bereits erwähnt, zumindest mehrere Perioden des Steuersignals umfassen und beträgt bei einer Ausführungsform 300 msec - 1,5 sec.

Aufgrund der Abschaltung der elektronischen Zündung gemaß den Diagrammen der Figuren 5a - 5g wird der Motor

den durch Zündaussetzer gefährdeten Drehzahlbereich verlassen, so daß sich Drehzahlen einstellen, bei denen die in der Anlaufphase möglichen extremen Drehzahlschwankungen nicht mehr vorhanden sind.
30

/9

le*

Der sich nach Ablauf der Abschaltzeit T ergebende gleitende Übergang von der mechanischen Kontaktschließzeit in den elektronisch geregelten Zustand ergibt sich aus den Figuren 6a - 6d. Die Figur 6a zeigt das Steuersignal U_n, wobei die Kontaktschließzeit in den Perioden P, - P,- stets gleich groß ist, woraus sich ergibt daß der Motor die kritische Drehzahl verlassen hat. Figur 6b zeigt, daß die Zeit T_Mp im Verlauf der ersten

Periode P_n beendet wird. Der Strom I durch die Primär-1 pr

spule fließt während der gesamten High-Phase· des Steuersignals in der Periode P, gemäß der Figur 6c, da die Referenzspannung U₀₁.,,-, über der Spannung U-, liegt. Aus der Verweildauer des Primärstroms in seinem Maximum wird gemäß Figur 6d ein Impuls t , abgeleitet, durch den nunmehr nach Beendigung der Abschaltzeit τ die Referenzspannung gemäß der Figur 6b bis zum Ende der Periode P, abgebaut wird.

In der Zündphase zu Beginn der zweiten Periode P_ steigt die Referenzspannung wieder gering an und bleibt über dem Wert der Spannung U , am Kondensator C_n. Der Primärstrom fließt somit auch in der zweiten Periode während der gesamten High-Phase des Steuersignals U_TM. In der sich daraus ergebenden Verweildauer t „ des PrimärStroms im Maximum wird die Referenzspannung während einer relativ langen Zeit stärker abgebaut, so daß in der Periode P^ die Referenzspannung erstmals von der negativen Flanke der Spannung U_r, am Kondensator C, im Punkt B, gemäß Figur 6b geschnitten wird. Dadurch wird der Einsatzzeitpunkt des Primärstromes gemäß Figur 6c um die Zeit t , verschoben. Die Zeit t , ergibt sich aus der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Spannung U_,_n ihr Maximum erreicht, und der Schnittstelle B,.

Dennoch ist auch in der dritten Periode P der Primärstrom I gemäß den Figuren 6c und 6d während einer relativ langen Zeit t _ in seinem Maximum, so daß die Referenzspannung U _E„ gemäß Figur 6b weiter abgebaut wird. In der vierten Periode ist die Zeitspanne t „ zwischen dem Maximalwert der Kondensatorspannung U und der Schnittstelle B_? größer als t ,, so daß die Verweildauer

t . des Primärstroms in seinem Maximum weiter verkürzt e4

wird.

Dieser stufenweise Abbau der Referenzspannung U _ gemäß Figur 6b wird so lange fortgesetzt, bis der durch die Elektronik vorgegebene eingeregelte Zustand gemäß Figur Ic wieder hergestellt ist und die Verweildauer des Primärstromes in seinem Maximum beispielsweise 10 % der Periode T umfaßt.

Durch den kontinuierlich gleitenden Übergang in den elektronisch geregelten Zustand ist sichergestellt, daß es zu keinem Überschwingen des Regelsystems kommt und Zündaussetzer bei periodischen Drehzahlschwankungen sicher vermieden werden.

Leerseite

Claims

1) Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6OOO Frankfurt 70

2) VOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg 1

Heilbronn, den 03.02.81 SE2-HN-Ma-fi - HN 80/60 10

Patentansprüche

Γ J

IIl Elektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der Einsatzzeitpunkt (t.) des durch die Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms (I ) drehzahlabhängig so geregelt ist, daß dieser Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt (t , den für die Zündung erforderlichen Wert (I ) erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom (I ) den für die Zündung erforderlichen Wert (I ) erreicht hat, daß

prmax

bei nicht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von Zündaussetzern (ZA) bei periodischen Drehzahlschwankungen die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum (T..„) abgeschaltet und der Einsatzzeitpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (U ) des Zündimpulsgebers (4) abgeleitet wird, und daß nach Beendigung des definierten Abschaltzeitraums (T.

"MF' der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird.

2) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Verweildauer (t ) des Primärstroms (I ) im oder über c>em für die Zündung erforderlichen Wert (i ) ein Prüfimpuls abgeleitet wird, daß

Όχ ITl ex λ.

durch die Prüfimpulse die an einem Kondensator (C..) anliegende Spannung (C _)"geändert wird, daß diese Kondensatorspannung (U_₃) mit einer festen Vergleichsspannung (U ) verglichen wird, und daß bei einem durch den Vergleich festgestellten fehlenden oder zu geringen Primärstrom (I )

eine Funktion ausgelöst wird, durch die die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum (T_Mp) abgeschalte wird.

3) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C_) aufgeladen und nur durch die Prüfimpulse entladen wird.

4) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer der Prüfimpulse der Verweildauer (t ) des Primärstroms im, oder über dem, für die Zündung erforderlichen Wert (I )

p3T in ei x

entspricht.

5) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf- und Entladezeitkonstante der Spannung U_r^) am Kondensator (C.,) so gewählt ist, daß diese Spannung bei einem durch einen Prüfimpuls (t ) bedingten Entladevorgang stets unter den Wert der Vergleichsspannung (U.J sinkt und im nachfolgenden Aufladevorgang stets über den Wert der Vergleichsspannung (ö_v) ansteigt, und daß für den Vergleich der beiden Spannungen ein Komparator (K) vorgesehen ist, der unmittelbar bei Beginn der durch das Steuersignal (U_TN) des Zündimpulsgebers (4) vorgegebenen Zündphase für den Spannungsvergleich kurzzeitig aktiviert wird.

6) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung des Komparators (K) am Beginn der Zündphase aus den die Zündung einleitenden Impulsflanken des Steuersignals (U) Aktivierungsimpulse (t ) abgeleitet werden.

7) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsimpulse (t ) durch Differenzieren des vom Zündimpulsgeber (4) abgegebenen Steuersignals (U_1n) und nachfolgender Unterdrükkung der durch die positiven Flanken des Steuersignals entstandenen Impulse gewonnen wird.

8) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Aktivierungsimpulse (t ) getriggerte Komparator (K) nur dann ein Ausgangssignal (U,.„) abgibt, wenn bei vor-

Mr

handenem Aktivierungsimpuls die Kondensatorspannung (U,,-,) über der Vergleichsspannung (U ) liegt, und daß dieses Ausgangssignal zur zeitlich befristeten Abschaltung der elektronischen Regelung verwendet wird.

9) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine monostabile Kippstufe (MF) vorgesehen ist, die bei vorhandenem Ausgangssignal (U ) am Komparator (K) vom stabilen in den quasistabilen Zustand überführt wird, wobei durch diesen Schaltvorgang die elektronische Regelung für einen von der Verweildauer (T_M„) der Kippstufe im quasistabilen Zustand bestimmten Zeitraum abgeschaltet wird.

10) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltzeitraum der elektronischen Regelung zumindest einige Perioden (T) des vom Zündimpulsgeber (4) abgegebenen Steuersignals (U-..,) umfaßt.

11) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltzeit 300 msec bis ca. 1,5 see beträgt.

12) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung innerhalb eines Systems, bei dem der Einsatzzeitpunkt (t.) des Primärstroms (I ) vom Schnittpunkt der negativen Flanke einer aus dem Steuersignal (£>_„) des Zündimpulsgebers (4) abgeleiteten sägezahnförmigen Spannung (U_cl) mit einer Referenzspannung (U_REp) bestimmt wird, wobei die sägezahnförmige Spannung an einem Kondensator (C,) abgegriffen wird, der während der durch das Steuersignal (U _w) vorgegebenen Zündphase aufgeladen und in der Kontaktschließzeit entladen wird.

13) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch das am Komparator (K) auftretende Ausgangs sign al (U....,) die Referenzspannung (U_n„_) für einen durch die monostabile Kippstufe (MF) bestimmten Zeitraum (T,.„) auf einen Wert (U_n^x) angehoben wird, bei

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dem ein Schnitt der Referenzspannung mit dem sägezahnförmigen Spannungsverlauf (U-,) und damit eine elektronische Regelung der Primärstroms (I ) sicher vermieden wird.

14) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Referenzspannung (U_n,,,,) einen periodisch sägezahnförmigen Verlauf aufweist, wobei die Spannung während der Zeit, wo der Primärstrom (I ) seinen für die Zündung erforderlichen Wert (I ) nicht erreicht hat, ansteigt und während der Ver-

p3T m 3 5C

weildauer (t ) des PrimärStroms im, oder über dem, für die Zündung erforderlichen Wert wieder abfällt, so daß nach der Abschaltzzeit (T„„) der elektronischen Regelung diese während mehrerer Perioden des Steuersignals (U_TM) stufenweise wieder dadurch herbeigeführt wird, daß die Referenzspannung (U_,„„) vom angehobenen Wert (U_O7-,„3€) ϊηΐοίς der größeren Verweildauer des Primärstroms in seinem

für die Zündung erforderlichen Wert (I ) stufenweise bis zu dem von der elektronischen Regelung bestimmten Regelwert - bei gleichzeitiger Reduzierung der Verweildauer (t ) des Primärstroms in seinem für die Zündung erforderlichen Wert - abgebaut wird.