DE3120736C2 - Zündsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen angegeben, bei dem, nachdem der Erregungsstromfluß zur Primärwicklung einer Zündspule unterbrochen wurde und in der Sekundärwicklung eine Zündfunkenerzeugungs-Hochspannung erzeugt wurde, die Primärwicklung erneut erregt wird, um den Zündfunken zu unterbrechen. Der Zündfunken wird nur dann in der Nähe des oberen Totpunkts unterbrochen, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl arbeitet, und der Unterbrechungsstrom in der Primärwicklung wird nicht plötzlich unterbrochen, sondern allmählich vermindert. Ferner wird der Zündfunken nur dann unterbrochen, wenn er über den oberen Totpunkt hinaus fortdauern würde.

Description

Fig. 1 ein Schaltbild einss ersten Ausführungsbeispiels des Zündsystems,

F i g. 2 mehrere Kurvenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des in F i g. 1 gezeigten Systems,

Fig.3 ein Kennliniendiagramm, das als Beispiel Zündzeitpunkte (Anfangszeitpunkte des Auftretens eines Zündfunkens) einer Brennkraftmaschine zeigt,

F i g. 4 ein Kennliniendiagramm, das die Zündfunken-Endpunkte der Maschine zeigt,

F i g. 5 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Zündsystems,

F i g. 6 mehrere Kurvenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig.7 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des Zündsystems.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Zündsystems bezeichnen 1 eine Batterie, deren negativer Anschluß mit Masse verbunden ist, 2 einen Schlüsselschalter, der mit einem Anschluß mit dem positiven Anschluß der Batterie 1 verbunden ist und 3 einen in eine Verteilereinheit eingebauten Unterbrecherkontakt der als Zündsignalgeber dient und dessen einer Anschluß mit Masse verbunden ist, während sein ande-■ rer Anschluß mit einem Anschluß eines Widerstands 4 verbunden ist Dor zweite Anschluß des Widerstands 4 ist an die Basis eines PNP-Transistors 5 angeschlossen, dessen Emitter mit dem zweiten Anschluß des Schlüsselschalters 2 verbunden ist Zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 5 ist ein Widerstand 6 geschaltet Der Kollektor des Transistors 5 ist mit einem Anschluß eines Widerstands 7 verbunden, dessen zweiter Anschluß an die Basis eines NPN-Leistungstransistors 8 angeschlossen ist Der Emitter des Leistungstransistors 8 ist mit Masse verbunden. Zwischen die Basis und den Emitter des Leistungstransistors 8 ist ein Widerstand 9 geschaltet Der Kollektor des Leistungstransistors 8 ist mit einem Ende der Primärwicklung einer Zündspule 10 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung der Zündspule 10 und ein Ende der Sekundärwicklung derselben haben eine gemeinsame Verbindung mit einem Anschluß eines Widerstands 11. Der zweite Anschluß des Widerstands 11 ist mit dem zweiten Anschluß des ' Schlüsselschalters 2 verbunden. Die Sekundärwicklung der Zündspule 10 ist an einen Hochspannungsverteiler 14 der Verteilereinheit angeschlossen. Der Hochspannunfes-Verteilungsabschnitt des Verteilers 14 weist Elektroden 14a, 14i>, 14c und 14d auf, die jeweils Zündkerzen 15a, 15Z), 15c bzw. 15c/ entsprechender Zylinder zugeordnet sind. Mit 3a ist ein Rotor aus magnetischem Material be-

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zeichnet, der in die Verteilereinheit eingebaut ist Das die OT-Lage anzugeben. Wenn beispielsweise die Mabeschriebene Ausführungsbeispiel wird bei einer Vier- schinendrehzahl 4000 U/min übersteigt, erzeugt das zylinder-Brennkraftmaschine verwendet, so daß folglich Diskriminator-Schaltglied 12 als Ausgangssignal ein der Rotor 3a vier in gleichen Abständen stehende Vor- OT-Signal. In diesem Fall ist eine Hystereseschaltung Sprünge aufweist, die jeweils nahe dem oberen Tot- 5 eingegliedert, um eine unstete Abgabe des Ausgangssipunkt bzw. OT des zugehörigen Zylinders angeordnet gnals des Diskriminator-Schaltglieds 12 zu verhindern, sind. Die Vorsprünge werden mittels eines Fühlers 3b wenn die Maschinendrehzahl ansteigt bzw. abnimmt. In abgefühlt Der Fühler 3b ist durch einen Magnetaufneh- F i g. 2 ist bei (C) das Ausgangssignal des Diskriminatormer bekannter Art gebildet und an seinem Ausgang mit Schaltglieds 12 bei dessen Arbeiten gezeigt
einem Unterscheidungs- bzw. Diskriminatorschaltglied io Wenn der Unterbrecherkontakt 3 öffnet, wird das 12 verbunden. Das Diskriminator-Schaltglied 12 weist Flipflop der Steuerschaltung 13 zurückgesetzt, welches eine Impulsformerschaltung zum Regenerieren des OT- dann durch das OT-Signal aus dem Diskriminator-Signals aus dem Fühler 36, eine Diskriminatorschaltung, Schaltglied 12 gesetzt wird, so daß es das bei (D) in die die Anzahl der Impulse der Impulsformerschaltung F i g. 2 gezeigte Signal erzeugt Dieses Ausgangssignal (oder die Anzahl der Ausgangsimpulse des Transistors 15 schaltet den Leistungstransistor 8 durch und steuert da-5) zählt um ein Signai zu erzeugen, wenn der Zähistand mit den Strom der Primärwicklung der Zündspule 10. eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen wie bei- Durch erneute Stromspeisung der Primärwicklung wird spielsweise 4000 Umdrehungen je Minute übersteigt dabei die Funkenentladung beendet
und ein Schaltglied auf, das durch das Ausgangssignal Somit wird die Funkenentladung um den OT herum der Diskriminatorschaltung durchgeschaltet und ge- 20 beendet bei dem die Verbrennung beginnt Bei (E) in sperrt wird, um ein regeneriertes OT-Signal an eine F i g. 2 ist die Kurvenform der zu diesem Zeitpunkt in Steuerschaltung 13 anzulegen, wenn die Maschinen- der Zündspule 10 erzeugten Sekundär· Hochspannung drehzahl höher als eine bestimmte Drehzahl ist Die gezeigt Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist wird die Funken-Steuerschaltung 13 empfängt das Signal des Diskrimina- entladung während eines Zeitintervalls Tunterbrochen. tor-Schaltglieds 12 sowie das Signal vom Unterbrecher- 25 Da ferner, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist die Primärkontakt 3 und erzeugt ein Signal zur Steuerung des wicklung für weniger als 1 ms aberregt wäre, falls die Primärstroms in der Zündspule 10. Die Steuerschaltung Steuerschaltung 13 bei niedriger Maschinendrehzahl in weist eine Impulsformerschaltung zum Verhindern von Betrieb gesetzt würde, entstünde dann der Nachteil, daß Störungen durch Prellen des Unterbrecherkontakts 3 die Primärwicklung praktisch durchgehend erregt wäre, und ein Flipflop auf, das durch das von der Impulsfor- 30 Andererseits werden bei Maschinendrehzahlen höher merschaltung angelegte und das öffnen des Unterbre- als 4000 U/min selbst im Falle der herkömmlichen cherkontakts 3 darstellende Signal rücksetzbar und Zündspulenspeisung die entsprechenden Erregungsdurch das OT-Signal des Diskriminator-Schaltglieds 12 und Aberregungsperioden jeweils zu ungefähr 4 ms setzbar ist bzw. 2 ms. Damit sind auch dann, wenn die Steuerschal-Wenn zwischen den Fühler 3b und das Diskriminator- 35 tung 13 bei ungefähr dieser Maschinendrehzahl arbeitet Schaltglied 12 zur Bildung eines OT-Signalgebers eine der Leistungsverbrauch und die Wärmeerzeugung der OT-Signal-Verzögerungsschaltung geschaltet ist die Zündspule 10 gleich denjenigen bei einer herkömmlich auf den bekannten Techniken von elektronischen Zünd- gesteuerten Zündspule.

Verstellungseinheiten beruht kann diese entsprechend Andererseits ist bei niedrigen Maschinendrehzahlen

der Maschinendrehzahl und der Last gesteuert werden, 40 die Zündentladung größtenteils schon vor dem OT be-

um den Zeitpunkt zu ändern, an dem das OT-Signal endet so daß die Steuerschaltung 13, die allein bei ho-

erzeugt wird, hen Maschinendrehzahlen, bei denen die Funkentia-

Die Betriebsweise des ersten Ausführungsbeispiels dung auch nach dem OT andauert arbeitet hinsichtlich

wird im folgenden beschrieben. Bei geschlossenem des Verhinderns der Abnutzung der Zündkerzen sehr

Schlüsselschalter 2 und laufender Maschine wird der 45 wirksam ist

Verteiler-Unterbrecherkontakt 3 fortwährend geöffnet Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei- und geschlossen, wobei beim Schließen des Unterbre- spiel arbeitet die Steuerschaltung 13 allein in Übereincherkontakts 3 der Transistor 5 durchgeschaltet wird, so Stimmung mit der Maschinendrehzahl. Eine noch größedaß über den Widerstand 7 und die Basis-Emitter-Strek- re Wirksamkeit ist erzielbar, wenn zusätzlich der Make des Leistungstransistors 8 Strom fließt Der Lei- 50 schinenbelastungszustand erfaßt und die Steuerschalstungstransistor 8 schaltet daher durch, so daß in der die tung 13 auch dann in Betrieb gesetzt wird, wenn die Last bildenden Primärwicklung der Zündspule 10 Strom Maschinenbelastung größer als ein vorbestimmter Wert fließt Sobald der Unterbrecherkontakt 3 öffnet werden wird.

der Transistor 5 und damit auch der Leistungstransistor Bei niedrigen Maschinendrehzahlen, bei denen der

8 gesperrt wodurch der Primärstrom in der Zündspule 5s Einfluß auf die Abnutzung der Zündkerzen gering ist

10 unterbrochen wird. Hierdurch wird in der Sekundär- werden die Zündfunken somit in herkömmlicher Art

wicklung der Zündspule eine Hochspannung erzeugt, so erzeugt während bei hohen Maschinendrehzahlen, bei

daß an der jeweiligen Zündkerze ein Funken erzeugt denen der Einfluß auf die Abnutzung der Zündkerzen

wird. Fi g. 2 zeigt die hierbei erzeugten Kurvenfonnen. groß ist, der Zündfunken nahe dem OT unterbrochen

In F i g. 2 ist bei (A) die Kurvenform der Basisspannung 60 wird, was eine Verringerung der Abnutzung der Zünd-

des Transistors 5 gezeigt während bei (B) die Kurven- kerzen herbeiführt

form der Sekundär-Hochspannung der Zündspule 10 für Als nächstes werden anhand der F i g. 3 bis 7 ein zwei-

den Fall gezeigt ist, daß die Steuerschaltung 13 außer tes und ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei

Betrieb ist welchen ermittelt wird, ob der Zündfunken über den OT Andererseits erfaßt der Fühler 36 das Signal des Ro- 65 hinaus weiterbestehen würde, um damit zu bestimmen,

tors 3a, der synchron mit dem Unterbrecherkontakt 3 ob die Primärwicklung der Zündspule erneut zu erregen

umläuft Das Ausgangssignal des Fühlers 3b hat eine ist

Doppelfunktion, nämlich die Maschinendrehzahl und Fig.3 zeigt exemplarisch die Zündzeitpunkte einer

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Brennkraftmaschine. Allgemein wird als Zündzeitpunkt monostabilen Kippstufe 202 verbunden, die als Aus-

der Anfangszeitpunkt der Erzeugung eines Zündfun- gangssignal einen Impuls von ungefähr 1 ms Breite er-

kens bezeichnet. zeugt. Der Ausgang der zweiten monostabilen Kippstu-

In F i g. 3 stellt die Abszisse die Maschinendrehzahl fe 201 bildet einen ersten Ausgang 20a der Steuerschaldar, während die Ordinate den Unterdruck im Ansaug- 5 tung 20, der mit der Basis des Leistungstransistors 8 rohr darstellt. Ferner zeigen die Kurven a bis (/jeweils verbunden ist Der Ausgang der dritten monostabilen die gleichförmigen Zündzeitpunkt-Kennlinien entspre- Kippstufe 202 ist mit der Basis eines Transistors 203 chend 15°, 30°, 40° bzw. 50° v. OT (vor dem oberen verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 204 Totpunkt). Falls in diesem Fall die Dauer der Zündfun- und einen zweiten Ausgang 20b der Steuerschaltung 20 ken 2 ms ist, werden die Endzeitpunkte der Zündfunken io mit dem Kollektor des Leistungstransistors 8 verbunden zu den in F i g. 4 gezeigten. In F i g. 4 stellt die Abszisse ist Ein Kondensator 205 und ein Widerstand 206 sind die Maschinendrehzahl dar, während die Ordinate den gemeinsam mit dem Emitter des Transistors 203 ver-Unterdruck im Ansaugrohr darstellt Femer zeigen die bunden. Die anderen Anschlüsse des Kondensators 205 Kurven a und 6 jeweils die gleichförmigen Zeitpunkt- und des Widerstands 206 sind mit Masse verbunden. Die kennlinien entsprechend den Zündfunken-Endzeitpunk- 15 Eingabeschaltung 18 und die Steuerschaltung 20 bewirten beim OT (oberen Totpunkt) bzw. 20° n. OT (nach ken, daß in Abhängigkeit von dem OT-Signal des Fühdem oberen Totpunkt). Nach F i g. 4 dauert unter den lers Zb der Leistungstransistor 8 durchgeschaltet und Bedingungen der rechten Seite der dem OT entspre- danach nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer gechenden Kurve a der Zündfunken über den OT beim sperrt wird, wobei zugleich der Strom in der Primär-Kompressionshub hinaus an, so daß es notwendig ist 20 wicklung allmählich verringert und schließlich unterbroden Zündfunken an einer bestimmten Stelle vor oder chen wird.

nach dem OT des Kompressionshubs zu unterbrechen. Die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbei-Dies kann erfolgen, indem der Zündanfangszeitpunkt spiels wird nun kurz beschrieben. Bei jedem Schließen und die Maschinendrehzahl erfaßt werden, der Endzeit- des Unterbrecherkontakts 3 wird der Transistor 5 punkt des Zündfunkens unter der Annahme einer Fun- 25 durchgeschaltet was einen Stromfluß über den Transikendauer von beispielsweise 2 ms errechnet wird und stör 7 und die Basis-Emitter-Strecke des Leistungstrandann in dem Fall, daß der errechnete Endpunkt nach sistors 8 hervorruft Hierdurch wird der Leistungstransidem OT des Kompressionshubs liegt der Primärwick- stör 8 durchgeschaltet so daß durch die die Last bildenlung der Zündspule zu einem bestimmten Zeitpunkt im den Primärwicklung der Zündspule 10 Strom fließt Bereich des OT des Kompressionshubs erneut ein im- 30 Wenn dann der Unterbrecherkontakt 3 öffnet wird der pulsartiger Strom zugeführt wird, um damit den Zünd- Transistor 5 gesperrt, so daß der Leistungstransistor 8 funken zu unterbrechen. Dies wird anhand des zweiten gesperrt und der Primärstrom der Zündspule 10 unter-Ausführungsbeispiels beschrieben. brachen wird. Dadurch wird in der Sekundärwicklung

Die gleiche Unterbrechung kann aber auch dadurch eine Hochspannung erzeugt so daß an der jeweiligen

bewerkstelligt werden, daß die Maschinendrehzahl und 35 Zündkerze ein Funken erzeugt wird. F i g. 6 zeigt die in

der Ansaugunterdruck ermittelt werden, so daß dann, diesem Fall entstehenden Kurvenformen. In F i g. 6 ist

wenn ein Maschinenzustand als rechts der gestrichelten bei (A) die Kurvenform der Basisspannung des Transi-

Linie in F i g. 4 liegend bestimmt wird, der Zündfunken stors 5 gezeigt während bei (B) die Kurvenform der

dadurch unterbrochen wird, daß der Primärwicklung Sekundärhochspannung der Zündspule 10 für den Fall

der Zündspule zu einem bestimmten Zeitpunkt im Be- 40 dargestellt ist daß die Steuerschaltung 20 außer Betrieb

reich des OT des Kompressionshubs erneut ein impuls- ist

artiger Strom zugeführt wird. Dies wird anhand des Der Fühler 36 erfaßt das Signal des Rotors 3a, der dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. synchron mit dem Unterbrecherkontakt 3 umläuft Das Anhand F i g. 5 wird nun ein zweites Ausführungsbei- Ausgangssignal des Fühlers 36 gibt die OT-Lage an. Das spiel beschrieben. In F i g. 5 bezeichnen die in F i g. 1 45 Signal des Fühlers Zb wird mittels der Impulsformerverwendeten Bezugszeichen identische Bestandteile. schaltung 181 der Eingabeschaltung 18 über den ersten Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Eingang 18a regeneriert Andererseits wird über den Fühlers Zb mit einem ersten Eingang 18a einer eine zweiten Eingang 186 das Signal des Transistors 5 an die Ermittlungseinrichtung bildenden Eingabeschaltung 18 erste monostabile Kippstufe 182 angelegt so daß nach verbunden, während der Kollektor des Transistors 5 mit 50 dem öffnen des Unterbrecherkontakts 3 ein Impuls mit einem zweiten Eingang 186 der Eingabeschaltung 18 einer vorbestimmten Breite (von ungefähr 2 ms) erzeugt verbunden ist An den ersten Eingang 18a der Eingabe- wird. Die Ausgangssignalc der Impu'sfonnerschaltung schaltung 18 ist eine Impulsformerschaltung 181 zur 181 und der ersten monostabilen Kippstufe 182 liegen Formung des Signals des Fühlers 36 angeschlossen. An an dem UND-Glied 183 an, so daß dann, wenn innerhalb den zweiten Eingang 186 der Eingabeschaltung 18 ist 55 des Zeitintervalls von 2 ms nach dem öffnen des Untereine erste monostabile Kippstufe 182 angeschlossen, die brecherkontakts 3 von der Impulsformerschaltung 181 beim öffnen des Unterbrecherkontakts 3 an ihrem Aus- das OT-Signal abgegeben wird, das UND-Glied 183 ein gang einen Impuls von ungefähr 2 ms Breite erzeugt Ausgangssignal erzeugt Das UND-Glied 183 gibt kein Die Impulsformerschaltung 181 ist an einen Eingang Ausgangssignal ab, wenn kein OT-Signal innerhalb dieeines UND-Glieds 183 angeschlossen, dessen zweiter eo ses Zeitintervalls auftritt Das Ausgangssignal des Eingang an die erste monostabile Kippstufe 182 ange- UND-Glieds 183 liegt an der Steuerschaltung 20 an, so schlossen ist Der Ausgang des UND-Glieds 183 ist nut daß folglich die zweite monostabile Kippstufe 201 einen dem Eingang einer Steuerschaltung 20 verbunden. Den Impuls einer vorbestimmten Breite Ti (von ungefähr Eingang der Steuerschaltung 20 bildet eine zweite mo- 100 us) gemäß der Darstellung bei (C) in F i g. 6 erzeugt nostabile Kippstufe 201, die synchron mit dem Aus- 65 Ferner erzeugt in Abhängigkeit von dem Ausgangssigangssignal der Eingabeschaltung 18 einen Impuls mit gnal der zweiten monostabilen Kippstufe 201 die dritte ungefähr 100 us Breite erzeugt Der Ausgang der zwei- monostabile Kippstufe 202 einen Impuls einer vorbeten monostabilen Kippstufe 201 ist mit einer dritten stimmten Breite T₂ (von ungefähr 1 ms) gemäß der Dar-

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stellung bei (D) in F i g. 6. Bei (E) in F i g. 6 ist die Kur- schrieben. Das Ausgangssignal des Fühlers 3b wird mitvenforai der sich ergebenden Spannung an der Primär- tels der Impulsformerschaltung 221 regeneriert, deren wicklung gezeigt, wobei der Leistungstransistor 8 durch Ausgangssignal wiederum an den //V-Umsetzer 222 andas Anlegen des Impulses mit der Breite 7Ί zu einem gelegt wird, der ein zur Maschinendrehzahl proportio-Zeitpunkt f, durchgeschaltet wird. 5 nales Ausgangssignal erzeugt Das Ausgangssignal des Während des Ablaufs der Zeitdauer Ti wird die in der //V-Umsetzers 222 wird mittels des ersten Vergleichers Sekundärwicklung erzeugte Hochspannung mit steilem 223 mit der Bezugsspannung 224 verglichen, wobei der Abfall abgedämpft Nach Ablauf der Zeitdauer Γ, wird erste Vergleicher 223 ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Leistungstransistor 8 gesperrt und zugleich durch die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert den Impuls mit der Breite T₂ der Transistor 203 durchge- io übersteigt Andererseits wird das Ausgangssignal des schaltet Wenn der Transistor 203 zu einem Zeitpunkt f₂ Unterdruckfühlers 225 mittels des Verstärkers 226 verin Fig.6 durchgeschaltet wird, fließt über den Wider- stärkt und das verstärkte Ausgangssignal mit der Bestand 204 ein Strom zu dem Kondensator 205, bis dieser zugsspannung 228 mittels des zweiten Vergleichers 227 vollständig geladen ist In dem Zeitintervall zwischen verglichen, der ein Ausgangssignal abgibt wenn der Uneinem Zeitpunkt r₃ und einem Zeitpunkt U ist der Kon- 15 terdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt Wenn densator 205 vollständig aufgeladen worden. Durch das sowohl der erste Vergleicher 223 als auch der zweite allmähliche Vermindern des in der Primärwicklung flie- Vergieicher 227 ein AusgangssignaJ abgeben, erzeugt ßenden Stroms in Obereinstimmung mit dem dem Kon- das erste UND-Glied 229 ein Ausgangssignal, so daß densator 205 zugeführten Strom wird keine Hochspan- das Ausgangssignal der Impulsformerschaltung 221 am nung in der Sekundärwicklung erzeugt Danach wird zu 20 Ausgang des zweiten UND-Glieds 230 erscheint In dem Zeitpunkt U die Zufuhr des normalen Stroms zur gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel Primärwicklung durch den Leistungstransistor 8 begon- wird mit dem Ausgangssignal des zweiten U N D-Glieds nen. Bei (F) in F i g. 6 ist die Kurvenform der Spannung 230 die Steuerschaltung 20 betrieben, so daß der Prian der Sekundärwicklung gezeigt Der Widerstand 206 märstrom der Zündspule 10 gesteuert wird, dient dazu, den Kondensator 205 zu entladen, wenn der 25 Auf diese Weise wird nach der Erzeugung eines Transistor 203 gesperrt ist wobei der Widerstandswert Zündfunkens an der Zündkerze die Funkenentladung des Widerstands im Vergleich zu demjenigen des Wi- ungefähr an dem OT beendet bei dem die Verbrennung derstands 204 ausreichend größer gewählt ist beginnt

Folglich wird, nachdem der Strom in der Primärwick- Bei dem vorangehend beschriebenen zweiten Auslung plötzlich unterbrochen wurde, um mittels der Se- 30 führungsbeispiel wird das OT-Signal erzeugt und erfaßt; kundärwicklung eine Funkentladung hervorzurufen, die wenn ein Signal für eine andere Kurbelwellen-Winkel-Funkenentladung durch erneutes Speisen der Primär- stellung zur Verfügung steht und ein OT-Signalgeber wicklung mit Strom beendet und der Strom in der Pri- dadurch gebildet wird, daß eine OT-Signal-Verzögemärwicklung dann bis zur Unterbrechung allmählich rungsschaltung eingesetzt wird, bei der die Technik beherabgesetzt ohne daß in der Sekundärwicklung eine 35 kannter elektronischer Zündverstellungseinheiten verHochspannung erzeugt wird, wendet wird, ist es möglich, die OT-Signal-Verzöge-Anhand Fig.7 wird nun ein drittes Ausführungsbei- rungsschaltung in Obereinstimmung mit der Maschispiel beschrieben. Bei dem Ausführungsbeispiel nach nendrehzahl und der Maschinenbelastung zu steuern F i g. 7 sind alle Bestandteile mit Ausnahme einer Einga- und dadurch die Lage zu verändern, bei der das OT-Sibeschaltung 22 mit den entsprechenden Bestandteilen 40 gnal erzeugt wird.

nach Fig.5 identisch und werden nicht beschrieben. Ferner wird bei den beiden vorstehend beschriebe-

Der Ausgang des Fühlers 3b ist mit einem ersten Ein- nen Ausführungsbeispielen die Dauer eines Funkens mit

gang 22a der Eingabeschaltung 22 verbunden, wobei 2 ms angenommen und hieraus bestimmt ob der Fun-

das Fühlerausgangssignal mittels einer Impulsformer- ken über den OT des Kompressionshubs hinaus fortdau-

schaltung 221 regeneriert wird. Der Ausgang der Im- 45 era wird.

pulsformerschaltung 221 ist mit dem Eingang eines Fre- Genau genommen ändert sich jedoch in Abhängigquenz-Spannungs- bzw. //V-Umsetzers 222 verbunden. keit von unterschiedlichen Bedingungen die Funken-Der Ausgang des //V-Umsetzers 222 ist mit dem ersten dauer in einem gewissen Ausmaß, etwa im Bereich von Eingang eines ersten Vergleichers 223 verbunden, des- 1,5 bis 2,0 ms oder im Bereich von 2,0 bis 3,0 ms. In sen zweiter Eingang an eine Bezugsspannung 224 ange- 50 einem solchen Fall ist es nur notwendig, die kürzeste schlossen ist Andererseits ist ein Unterdruckfühler 225 Dauer anzunehmen und die Bestimmung demgemäß zur Messung des Unterdrucks in dem Maschinenan- vorzunehmen. Im Falle einer Funkenentladung, bei der saugrohr mit seinem Ausgang über einen zweiten Ein- die Neigung zu einer nur geringen Fortsetzung über den gang 226 der Eingabeschaltung 22 mit dem Eingang CT hinaus besteht ist die schädliche Wirkung der Funeines Verstärkers 226 verbunden. Mit dem Ausgang des 55 kenentladung auf die Elektrode hinsichtlich der Abnut-Verstärkers 226 ist ein erster Eingang eines zweiten zung auch dann gering, wenn die Funkenentladung nicht Vergleichers 227 verbunden, dessen zweiter Eingang an zwangsweise unterbrochen wird, eine Bezugsspannung 228 angeschlossen ist Mit dem Ferner werden bei dem vorangehend beschriebenen Ausgang des ersten Vergleichers 223 bzw. dem Ausgang dritten Ausführungsbeispiel die Maschinendrehzahl und des zweiten Vergleichers 227 sind die beiden Eingänge 60 der Ansaugrohr-Unterdruck erfaßt um zu bestimmen, eines ersten UND-Glieds 229 verbunden. Mh dem Aus- ob sie in einem Zustandsbereich liegen, bei dem der gang des ersten UND-Glieds 229 und dem Ausgang der Funken über den OT hinaus andauert; es ist jedoch Impulsformerschaltung 221 sind die beiden Eingänge möglich, die Maschinendrehzahl und den Zündzeitpunkt eines zweiten UND-Glieds 230 verbunden. Der Aus- in direkterer Weise zu ermitteln und daraus zu bestimgang des zweiten UND-Glieds 230 ist mit dem Eingang 65 men, ob sie einem Zustandsbereich entsprechen, bei der Steuerschaltung 20 verbunden. dem der Funken über den OT hinaus fortgesetzt wird. Die Funktionsweise der Eingabeschaltung 22 mit dem Beispielsweise entspricht im Falle der F ig. 4 der Bevorstehend beschriebenen Aufbau wird nun kurz be- reich, bei dem eine Unterbrechung der Funkenentla-

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dung notwendig ist, den Kurbelwellenwinkeln nach 36° ν. OT, wenn die Maschinendrehzahl 3000 U/min beträgt, und den Kurbelwellenwinkeln nach 48° v. OT, wenn die Maschinendrehzahl 4000 U/min beträgt

Ferner wird zwar bei dem dritten Ausführungsbeispiel als Mittel zur Ermittlung der Maschinenbelastung der Ansaugunterdruck erfaßt, jedoch kann im Falle einer Maschine mit einem Luftströmungsfühler auch dessen Ausgangssignal herangezogen werden.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbei- to spielen wird somit bestimmt, ob der Zündfunken aber den OT des Kompressionshubs hinaus fortdauern würde, und nur in diesem Fall die Primärwicklung der Zündspule erneut zu einem bestimmten Zeitpunkt um den OT des Kompressionshubs herum erregt, um den Zündfunken zu unterbrechen. Dies verringert ohne Gefahr einer Übererwärmung der Zündspule die Abnutzung der Kerzenelektroden.

Weiterhin kann durch die Wiedererregung der Primärwicklung in Form eines Impulses mit einem plötzli- chen Anstieg und einem allmählichen Abfall die Wärmeerzeugung durch die Zündspule verringert und auch das Auftreten irgendwelcher nutzloser Funken bei Beendigung des Wiedererregungs-Impulses verhindert werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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35

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45

so

55

60

es

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Zündsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die bei Aberregung der Primärwicklung eine an einer Zündkerze einen Zündfunken hervorrufende Hochspannung erzeugt, mit einer ersten Signalgebervorrichtung zur Erzeugung eines zur Drehzahl der Maschine synchronen ersten Signals mit zwei Ausgangspegeln, mit einer Schaltvorrichtung zum Erregen bzw. Aberregen der Primärwicklung in Abhängigkeit von dem einen bzw. dem anderen der beiden Ausgangspegel des ersten Signals und mit einer Einrichtung zur Begrenzung der is Zündfunkendauer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Begrenzung der Zündfunkendauer eine zweite Signalgebervorrichtung (3a, 3b) umfaßt, die ein zweites Signal erzeugt, wenn die Maschinenabtriebswelle in einer vorbestimmten Winkelstellung nahe der Stellung der Welle für den oberen Totpunkt eintrifft, sowie eine Steuereinrichtung (18,20), die eine Ermittlungseinrichtung (18) für die Ermittlung, ob eine mit der Aberregung der Primärwicklung beginnende und mit dem Zeitpunkt des oberen Kompressionshub-Totpunkts beim Auftreten des zweiten Signals endende Zeitdauer kürzer ist als die Zündfunkendauer, aufweist und die in Abhängigkeit von dem anderen der beiden Ausgangspegel des ersten Signals beim Auftreten des zweiten Signals eine Wiedererregung der Primärwicklung zur Unterbrechung des Zündfunkens und damit zur Begrenzung der Zündfunkendauer nur dann bewirkt, wenn die Ermittlungseinrichtung (18) ermittelt, daß die Zeitdauer kürzer ist als die Zündfunkendauer.

2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlungseinnchtung eine monostabile Kippstufe (182) aufweist, die bei jeder Aberregung der Primärwicklung angesteuert wird und dabei ein Ausgangssignal vorbestimmter Zeitdauer abgibt.

3. Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe (182) und die zweite Signalgebervorrichtung (3a, 3b) mit den beiden Eingängen eines UND-Glieds (183) verbunden sind, das die Weiterleitung des zweiten Signals zur Wiedererregung der Primärwicklung lediglich innerhalb des durch die monostabile Kippstufe (182) vorbestimmten, insbesondere 2 ms dauernden Zeit-Intervalls erlaubt

4. Zündsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die bei Aberregung der Primärwicklung eine an einer Zündkerze einen Zündfunken hervorrufende Hochspannung erzeugt, mit einer ersten Signalgebervorrichtung zur Erzeugung eines zur Drehzahl der Maschine synchronen ersten Signals mit zwei Ausgangspegeln, mit einer Schaltvorrichtung zum Erregen bzw. Aberregen der Primär- wicklung in Abhängigkeit von dem einen bzw. dem anderen der beiden Ausgangspegel des ersten Signals und mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Zündfunkendauer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Begrenzung der Zündfunkendauer eine zweite Signalgebervorrichtung (3a, 3b) umfaßt, die ein zweites Signal erzeugt, wenn die Maschinenabtriebswelle in einer vorbestimmten Winkelstel lung nahe der Stellung der Welle für den oberen Totpunkt eintrifft, sowie eine Steuereinrichtung (12; 20,22), die einen Maschinendrehzahl-Detektor (222) sowie eine drehzahlabhängig arbeitende Sperreinrichtung (229,230) aufweist, die in den Leitungszug des zweiten Signals geschaltet ist und lediglich oberhalb einer vorbestimmten Maschinendrehzahl die Weiterleitung des zweiten Signals zur Wiedererregung der Primärwicklung und damit zur Begrenzung der Zündfunkendauer ermöglicht

5. Zündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Maschinendrehzahl bei 4000 U/mm liegt

6. Zündsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß der Maschinendrehzahl-Detektor (222) durch einen das zweite Signal empfangenden Frequenz-Spannungs-Umsetzer gebildet ist dessen Ausgangsspannung an einem Vergleicher (223) anliegt, der mit einer der vorbestimmten Maschinendrehzahl entsprechenden festen Referenzspannung gespeist ist

7. Zündsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Berücksichtigung des Maschinenbelastungszustands ein Unterdruckfühler (225) vorgesehen ist, der mit der Sperreinrichtung (229, 230) gekoppelt ist und deren Weiterleitung des zweiten Signals lediglich bei einen vorbestimmten Unterdruckwert übersteigenden aktuellen Unterdruckwerten erlaubt

8. Zündsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Unterdruckfühlers (225) an einem weiteren, mit einer festen Bezugsspannung gespeisten Vergleicher (227) anliegt, der lediglich oberhalb des vorbestimmten Unterdruckwerts ein positives Ausgangssignal abgibt

9. Zündsystem nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung aus einer UND-Glied-Anordnung (229, 230) mit drei Eingängen besteht an denen das zweite Signal sowie die beiden Ausgangssignale der beiden Vergleicher (223,227) anliegen.

10. Zündsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung (18, 20; 20, 22) zur Verringerung der Belastung der Primärwicklung eine Abschalteinrichtung (202 bis 206) aufweist, die bei Wiedererregung der Primärwicklung bei Auftreten des zweiten Signals die Primärwicklungserregung nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls (T\) zur Vermeidung einer Erzeugung sekundärer Hochspannung allmählich beendet

11. Zündsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (202 bis 206) eine erste monostabile Kippstufe (202), die durch die abfallende Flanke eines eine Vollerregung der Primärwicklung bewirkenden, durch eine vorgeschaltete zweite monostabile Kippstufe (201) der Steuereinrichtung erzeugten Impulses gesetzt wird, sowie einen durch den Ausgangsimpuls der ersten monostabilen Kippschaltung (202) durchgeschalteten Transistor (203) aufweist, dessen Kollektor mit dem Ausgangsanschluß der Primärwicklung und dessen Emitter mit einem durch den Transistorstrom sich aufladenden Kondensator (205) verbunden sind.

12. Zündsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Impulses der ersten monostabilen Kippstufe (202) 1 ms und die

des Impulses der zweiten monostabilen Kippstufe (201) 100 us betragen.

Die Erfindung-betrifft ein Zündsystem gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4.

Aus der DE-OS 27 59 153 ist ein derartiges Zündsystem für ein? Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zur Vorgabe einer nicht zu unterschreitenden Mindestfunkendauer eine Funkendauerregelstufe eingesetzt wird. Die Einregelung der Mindestfunkendauer erfolgt hierbei ohne jegliche Bezugnahme auf den oberen Kompressionshub-Totpunkt, so daß durchaus der Fall auftreten kann, daß der durch die Funkendauerregelstufe bestimmte Zündfunke auch nach Erreichen des oberen Kompressionshub-Totpunkts noch bis zum Ablauf der vorgegebenen Mindestfunkendauer andauert Dies bringt folgende Nachteile mit sich: Einerseits trägt ein nach Erreichen des oberen Totpunkts noch andauernder Zündfunke kaum mehr zur Gemischzündung bei, d. h. er wird weitestgehend funktionslos. Andererseits ist jedoch die Zündkerzen-Elektrodenabnutzung insbesondere dann gravierend, wenn nach Oberschreiten des oberen Totpunkts noch ein Zündfunke ansteht Dies bedeutet, daß ein nach Erreichen des oberen Totpunkts noch wirkender Zündfunke stark nachteilig ist

Diesbezüglich ist in der US-PS 38 96 776 ein System vorgeschlagen, bei dem bei Erreichen einer OT-Stellung die Primärwicklung der Zündspule wiedererregt wird, um die sekundäre Entladung zu unterbrechen. Dies wird in aufwendiger Weise mittels zweier Spannungsimpulsfolgen unterschiedlicher Frequenz realisiert Hierbei wird die Primärwicklung nach der Beendigung des Funkens im oberen Totpunkt bis zum Beginn des nächsten Funkens durchgehend im Einschaltzustand gehalten. Demgemäß betragen für jede halbe Umdrehung die Ein- und Ausschaltperioden der Primärwicklung jeweils 4,3 ms bzw. 0,7 ms mit einem AUS/EIN-Verhältnis von 16% bei einer Maschinendrehzahl von 6000 U/min, jeweils 8,9 ms bzw. 1,1 ms mit einem Verhältnis von 12% bei 3000 U/min und 483 ms bzw. 1,7 ms mit einem Verhältnis von 3,5% bei 600 U/min sind. Folglich bewirkt die bekannte Zündsteuerung, daß die Zündspule insgesamt erhebliche Wärme erzeugt und unter Umständen durchbrennt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß bei sehr geringer Zündspulenbelastung und reduziertem Spulenenergieverbrauch die Zündkerzen-Elektrodenabnutzung relativ gering gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen bzw. mit den Maßnahmen des Anspruchs 4 gelöst

Das erfindungsgemäße Zündsystem weist somit eine Steuereinrichtung mit einer Ermittlungseinrichtung auf, die ermittelt, ob der Zündfunke beim jeweils vorliegenden Betriebszustand über den oberen Totpunkt hinaus andauern würde, wobei die Steuereinrichtung ausschließlich in einem derartigen Fall die Wiedererregung der Primärwicklung zur Unterbrechung des Zündfunkens im Bereich des oberen Totpunkts steuert Alternativ umfaßt die Steuereinrichtung eine Sperreinrichtung, die eine Wiedererregung der Primärwicklung lediglich oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl erlaubt. Mit dieser z. B. von der Motordrehzahl oder -belastung ab-

hängigen selektiven Primärwicklungs-Wiedererregung ausschließlich im Bedarfsfall wird nicht nur sichergestellt, daß ein noch andauernder Zündfunke zuverlässig im Bereich des oberen Totpunkts gelöscht und folglich die Zündkerzen-Elektrodenabnutzung auf einem Mindestmaß gehalten wird, sondern auch gewährleistet, daß beispielsweise bei geringer Motordrehzahl oder -belastung, bei der der Zündfunke schon vor Erreichen des oberen Totpunkts erloschen ist, keine unnötige Wiedererregung der Primärwicklung mit der damit Hand in Hand gehenden unnötigen Spulenbelastung und -erwärmung einschließlich der dann überflüssigen Energieaufzehrung erfolgt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt