DE3127230A1 - Elektronisch geregeltes zuendsystem - Google Patents

Elektronisch geregeltes zuendsystem

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DE3127230A1 DE19813127230 DE3127230A DE3127230A1 DE 3127230 A1 DE3127230 A1 DE 3127230A1 DE 19813127230 DE19813127230 DE 19813127230 DE 3127230 A DE3127230 A DE 3127230A DE 3127230 A1 DE3127230 A1 DE 3127230A1
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70
Heilbronn, den 16.06.1981 Z13-HN-Ma/pi - HN 81/12
Elektronisch geregeltes Zündsystem \
Die Erfindung betrifft eine elektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der. Einsatzzeitpunkt des durch dir Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms (I ) drehzahlabhängig so geregelt ist, daß dieser Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt den für die Zündung erforderlichen Wert (I ) erreicht und bei dem unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat, indem aus der Verweildauer (t ) des Primärstroms im für die Zündung erforderlichen Wert (I ) ein Prüfimpuls (U. ) abgeleitet
pr max te 3
wird, mit dessen Hilfe bei nicht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von Zündaussetzern (ZA) die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum abgeschaltet und der EinsatzZeitpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (UIN) des Zündimpulsgebers abgeleitet und nach Beendigung des Abschaltzeitraums der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird.
Ein derartiges elektronisch geregeltes Zündsystem wird in der deutschen Patentanmeldung P 31 11 856.9 beschrieben.
Bei dem bereits vorgeschlagenen geregelten Zündsystem wird aus der Verweildauer des Primärstroms in seinem für die Zündung erforderlichen Wert ein Prüfimpuls der Zeitdauer t gewonnen. Mit diesem Prüfimpuls wird ein Schalter be- ' tätigt, über den-ein Kondensator, der bei nicht vorhandenen t -Impulsen aufgeladen wird, wieder entladen wird. Daraus
ergibt sich, daß die Spannung am Kondensator beim Auftreten von Prüfimpulsen unter den Wert einer Vergleichsspannung fällt, die fest vorgegeben und beispielsweise halb so groß ist wie die maximal mögliche Spannung am Kondensator bei folgendem Prüfimpuls. Diese Vergleichsspannung wird mit der Kondensatorspannung an einem Komparator verglichen, an dessen Ausgang nur dann ein Signal auftritt, wenn während eines vorhandenen Triggerimpulses die Kondensatorspannung über der Vergleichsspannung liegt. Dies ist nur dann möglich, wenn dem jeweiligen Triggerimpuls kein Prüfimpuls unmittelbar voranging und somit für eine ausreichende Entladung des Kondensators nicht gesorgt wurde. Ein fehlender Prüfimpuls ist jedoch gleichbedeutend mit einem Zündaussetzer, da in diesem Fall der Primärstrom durch die Zündspule nicht den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat. Den Triggerimpuls, mit dem der Komparator aktiviert wird, gewinnt man aus der negativen Abschaltflanke des Steuersignals, wenn dieses Steuersignal des Zündimpulsgebers von seinem High-Pegel zum Low-Pegel geht. Durch ein Ausgangssignal am Komparator wird beispielsweise eine monostabile Kippstufe von ihrem stabilen Zustand in den quasistabilen Zustand übergeführt, sodaß während der Zeitdauer, in der diese monostabile Kippstufe in ihrem quasistabilen Zustand verbleibt, die elektronische Regelung abgeschaltet und der Einsatzzeitpunkt des Primärstroms durch die Zündspule direkt vom Steuersignal des Zündimpulsgebers abgeleitet wird. Ist der Abschaltzeitraum zu Ende, so wird der elektronisch gesteuerte Regelzustand in der genannten Patentanmeldung beschriebenen Weise kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schaltung weiter zu verbessern und insbesondere eine Schaltung anzugeben, die kleine und integrationsfähige Kondensatoren enthält. Diese Aufgabe wird bei einem elektronisch geregelten Zündsystem der eingangs beschriebenen Art erfindsungsgemäß dadurch gelöst, daß der Prüfimpuls (U ) mit einer Integrationsstufe (1) um ein Zeitintervall (t )
verlängert und der verlängerte Impuls (UT ) einem ersten Eingang (E,) einer Logikschaltung (G,) zugeführt wird, daß einem zweiten Eingang (E9) der Logikschaltung (G1) ein aus der Abschaltflanke des Steuersignals (U N) abgeleiteter Triggerimpuls (urpRTGGEn) zugeführt wird, und daß die Logik (G,) so gewählt ist, daß an ihr nur dann ein die Abschaltung der elektronischen Regelung auslösender Ausgangsimpuls (UMp) auftritt, wenn während des Triggerimpulses kein von der Integrationsstufe gelieferter Impuls vorhanden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch geregelten Zündsystem wird somit gegenüber der bereits vorgeschlagenen Schaltungsanordnung der dort verwendete Spannungskomparator durch eine Logikschaltung ersetzt, der zum einen der Triggerimpuls und zum anderen ein verlängerter Prüfimpuls zugeführt wird. Die nunmehr vorgesehene Integrationsstufe enthält einen Kondensator, doch ist dieser Kondensator wesentlich kleiner, als der Kondensator der früher vorgeschlagenen Schaltung, der jeweils durch die Prüfimpulse t entladen wurde. Dadurch ist es möglich, die in der neu vorgeschlagenen Schaltung enthaltenen Kondensatoren voll in integrierter Schaltungstechnik mit in einen Halbleiterkörper zu integrieren, so daß die ansonsten notwendige externe Zuschaltung eines Kondensators entfällt.
Bei der neuen Schaltung innerhalb des elektronisch geregelten Zündsystems besteht die Logik vorzugsweise aus einem NOR-Gatter, an dessen erstem Eingang als positiver Impuls der verlängerte Prüfimpuls und an dessen zweitem Eingang die negativen Triggerimpulse anliegen. Die Verlangerungsdauer des Prüfimpulses muß größer sein als die Dauer des negativen Triggerimpulses.
Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung soll anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt die Schaltung zur Erkennung von Zündaus-
setzern, während sich aus den Diagrammen der Figuren 2a bis 2f die Wirkungsweise der Schaltung ergibt.
Die Schaltung gemäß der Figur 1 besteht aus einer Integratorstufe 1 und einer Differenzierstufe 2. Die Ausgangssignale beider Stufen werden auf jeweils einen Eingang eines NOR-Gatters G, gegeben. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters steuert eine monostabile Kippstufe MF, über die die elektronische Regelung des Zündsystems beim Auftreten von Zündaussetzern für einen definierten Zeitraum abgeschaltet wird.
Die Integratorstufe 1 besteht aus einem Transistor T. an dessen Basiselektrode das Prüfsignal U anliegt, das gemaß der Figur 2d aus der Verweildauer des Primärstroms in der Zündspule in dem für die Zündung erforderlichen Wert
I gewonnen wird. Im Kollektorzweig des Transistors pr max ^ ^
T. ist der Kollektorwiderstand R- enthalten, dem die Reihenschaltung aus einem Kondensator C2 und einer Diode D? parallel geschaltet ist. An den Verbindungspunkt zwischen Kondensator C„ und Diode D„ ist die Basiselektrode des Ausgangstransistors Τ- angeschlossen, an dessen Kollektorwiderstand R_ der verlängerte Prüfimpuls ϋΤΛτπιτ:,^α an-
/ XNI-EjVjK
liegt. Der Emitterwiderstand Rfi dieses Ausgangstransistors Tn. ist mit dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Die Ausgangs spannung ϋΤΛ7ΓηΐΙΛ,η der Integrationsstufe 1 wird auf den Eingang E, des NOR-Gatters G, gegeben.
Die Differenzierstufe 2 enthält 3 einander nachgeschaltete Tr ans is tor stufen, mit den Transistoren T, , T_ und T-.. Auf die Basiselektrode des Eingangstransistors T, wird das Steuersignal Un, das am Zündimpulsgeber abgegriffen wird, gegeben. Die Emxtterkollektorstrecke dieses Transistors T, ist mit dem Differenzierglied aus dem Kondensator C, und der Diode D-, überbrückt. Außerdem weist der Transistor T, einen Emitterwiederstand R. auf. An die Verbindungsstelle zwischen Differenzierkondensator C, und Diode D, ist die
Basiselektrode des Transistors T_ angeschlossen, dessen Emitterwiderstand R2 mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist. Am Kollektorwiderstand R-. wird' die Eingangsspannung für den Transistor T3 abgegriffen, an dessen Kollektor die negativen Triggerimpulse u TRIGGEö abgegriffen und dem Eingang E„ des NOR-Gatters G, zugeführt werden. Der Kollektorwiderstand R. des Ausgangstransistors T3 der Differenzierstufe 2 ist widerum mit dem positiven Potential der Versorgungsspannungsquelle'verbunden. Der Figur 1 ist ferner zu entnehmen, daß der Ausgangsanschluß des NOR-Gatters G, mit der monostabilen Kippstufe MF verbunden ist, an deren Ausgang das Signal ü . auftritt, mit dem die elektronische Regelung des Zündsystem für eine definierte Zeitspanne unterbrochen wird.
In der Figur 2a ist das Steuersignal U_N dargestellt, das auf die Steuerelektrode des Transistors T, der Differenzierstufe 2 gegeben wird. Die Perioden P, und P2 des Steuersignals sind bei dem darstellten Ausführungsbeispiel identisch, während in der Periode P3 ein beispielsweise durch Beschleunigungsvorgänge ausgelöster Fehler enthalten ist. In dieser Periode P3 wurde die "Low-Phase" des Steuersignals zu Lasten der "High-Phase" verlängert. Es wird angenommen, daß in der Periode P4 dieser Fehler nicht mehr auftritt. In der Figur 2b ist das Triggersignal Um_xr,^„_. dar-
IKXI3I3.E1K
gestellt, das am Ausgang A der Differenzierstufe auftritt und auf den Eingang E2 NOR-Gatter G, gegeben wird. Dieses Triggersignal wird aus der negativen Flanke des Steuersignals gewonnen, wenn das Steuersignal von der "High-Phase" in die "Low-Phase" übergeht. Zunächst wird durch jede Flanke des Steuersignals U™ am Differenzierglied aus dem Kondensator C, und die Diode D, ein Impuls gewonnen. An der zweiten Stufe der Differenzierschaltung 2 mit dem Transistor T? werden die von den positiven Flanken des Steuersignals UTN herrührenden Trigger-Impulse unterdrückt, so daß am Kollektorwiderstand R-, des Transistors T9 nur noch Trigger-Signale anliegen, die von den negativen Flanken des Steuer-
signals UJN herrühren. Diese Trigger-Impulse werden am Transistor T3 invertiert, so daß am Ausgang Ä der Transistorstufe mit dem Transistor T^ Triggerimpulse gemäß Figur 2b anliegen. Die Triggerzeit, während der das Triggersignal seinen "Low-Wert" aufweist, ist gemäß Figur 2b
mit t bezeichnet,
χ
In der Figur 2c ist der Verlauf des Primärstroms in der Zündspule dargestellt. Bis zum Zündzeitpunkt kann der Primärstrom anwachsen beziehungsweise den für die Zündung erforderlichen Wert I aufweisen. Mit dem Zündzeitpunkt erfolgt die jeweilige Entladung- der Zündspule. Wie man der Figur 2c entnimmt, erreicht der Primärstrom bei normaler Betriebsweise und unter Einsatz der elektronischen Regelung seinen für die Zündung erforderlichen Wert I um die Zeit t vor dem Zündzeitpunkt der jeweiligen Periode. Dieser Wert wird auch während der Perioden P,, P„ und P. erreicht. Aus der Figur 2c ergibt sich jedoch, daß bei der fehlerhaften Periode P^ der Primärstrom nicht seinen für die Zündung erforderlichen Wert I erreichen kann, so daß ein Zündausetzer ZA auftritt.
Aus der Zeitspanne, in der der Primärstrom in seinem Maximum gemäß Figur 2c verharrt, wird ein Prüfimpuls U gewonnen, dessen Impulsbreite gemäß der Figur 2d durch die Zeit t vorgegeben ist. Da in der dritten Periode der Primätstrom in der Zündspule seinen für die Zündung erforderlichen Wert
I nicht erreichte, tritt in dieser Periode auch kein pr max
Prüfimpuls U. auf.
Der Prüfimpuls U wird einem integrierenden Verstärker beziehungsweise einer Integratorstufe 1 gemäß der Figur zugeführt, sodaß mit Hilfe des Kondensators C- eine in der Figur 2e dargestellte Verlängerung des Prüfimpulses erfolgt. Die Verlangerungsdauer ist mit t bezeichnet. Am Ausgang der Integratorstufe 1 liegt somit eine Spannung gemäß der Figur 2e an, deren Impulse die Impulsweite t + t aufweisen. Dieses Signal Ü INTEGR wird dem Eingang E1 des NOR-
Gatters G, zugeführt. Am Ausgang des NOR-Gatters G, tritt definitionsgemäß nur dann ein "High-Pegel" auf, wenn beide Eingangspegel an den Eingängen E-, und E7 Low sind. Da die Triggerimpulse gemäß der Figur 2b negative Impulse sind, die stets in der Triggerzeit t den Low-Pegel erreichen, kann am Ausgang des NOR-Gatters G, nur dann ein High-Pegel auftreten, wenn während der Triggerzeit t inner-
Ji
halb einer Periode des Steuersignals UTN kein verlängerter Prüf impuls U_.Tm„__. auftritt. Dies ist bei Zündaussetzern ZA der Fall, so daß, wie in Figur 2f dargestellt, am Ende der dritten Periode P_ vom NOR-Gatter G, ein Ausgangssignal Ü,IF abgegeben wird, durch das die Kippstufe MF geschaltet wird. Zur sicheren Funktionsweise der Schaltung muß gewährleistet sein, daß die Verlängerungsdauer t der Prüfimpulse größer ist als die Dauer t der Triggersignale. Beispielsweise wird t doppelt so groß sein wie t . Bei einem Ausführungsbeispiel wurde für t die Zeit von 20 usec und für t die Zeit von 40 psec durch entsprechende Dimensionierung der Kondensatoren C. und C„ eingestellt. Der Kondensator C, wies dabei einen Wert von ca. 30 pF und der Kondensator C? einen Wert von ca. 60 pF auf. Kondensatoren dieser Größe können sehr leicht in integrierte Halbleiterschaltkreise mitintegriert werden, so daß keine gesonderten, extern zuzuschaltenden Kondensatoren benötigt werden. Die kleinen Werte der Kapazitäten sind auch insbesondere durch die in die Schaltung eingefügten Dioden D, und D„ bedingt. So wird bei der Integrationsstufe 1 der Kondensator C„ nur über den Basistrom des Transistors T5 und nicht über den Widerstand R1. des Parallel-RC-Gliedes aufgeladen, so daß die Kapazität C„ sehr klein bleiben kann. Die vorliegende Erfindung enthält somit eine bedeutsame Verbesserung und Vereinfachung des ansonsten sehr vorteilhaften elektronisch geregelten Zündsystems gemäß der früheren deutschen Patentanmeldung P 31 11 856.9.

Claims (4)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70
    Heilbronn, den 16.O6.1981 Zl3-HN-Ma-pi - HN 81/12
    Patentansprüche
    ( I)JElektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der Einsatzzeitpunkt des durch die Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms (I ) drehzahlabhängig so geregelt ist, das diesel- Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt den für die Zündung erforderlichen Wert (I )
    pr max
    erreicht und bei dem unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat, indem aus der Verweildauer (t ) des Primärstroms im für die Zündung erforderlichen Wert (I ) ein Prüfimpuls (U. ) abgeleitet wird, pr max tue
    mit dessen Hilfe bei nicht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von Zündaussetzern (ZA) die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum abgeschaltet und der Einsatzpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (υχΝ) des Zündimpulsgebers abgeleitet und nach Beendigung des Abschaltzeitraums der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfimpuls (U ) mit einer Integrationsstufe (1) um ein Zeitintervall (t ) verlängert und der verlängerte Impuls (uxMrpEGR) einem ersten Eingang (E, ) einer Logikschaltung (G,) zugeführt wird, daß einem zweiten Eingang (E„) der Logikschaltung (G,) ein aus der Abschaltflanke des Steuersignals (U1n) abgeleiteter Triggerimpuls ^TRIGGER) zu9e£ührt wird, und daß die Logik (G,) so gewählt ist, daß an ihr nur dann ein die Abschaltung der elektro-
    nischen Regelung auslösender Ausgangsimpuls (UMp, auftritt, wenn während des Triggerimpulses kein von der Integrationsstufe gelieferter Impuls vorhanden ist.
  2. 2) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik (G,) ein NOR-Gatter ist, an dessen erstem Eingang (E,) als positiver Impuls der verlängerte Prüfimpuls (UINT „ ) und an dessen zweitem Eingang (E„) die negativen Triggerimpulse anliegen, und daß die Verlängerungsdauer des Prüfimpulses größer ist als die Dauer des negativen Triggerimpulses.
  3. 3) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trigger impulse (ümr>T„_„_) durch Differenzieren des vom Zündimpulsgeber abgegebenen Steuersignals (UTN) und - mittels einer Diode (D, ) - nachfolgender Unterdrückung der durch die positiven Einschaltflanken entstandenen Impulse gewonnen wird und daß die in der Differenzierstufe und in der Integrationsstufe enthaltenen Kondensatoren (C1, C„) in den integrierten Halbleiterschal tkreis mitintegriert sind.
  4. 4) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe zwei Transistoren (T.,T1-) enthält, daß im Kollektorzweig des Transistors T. ein Parallel-RC-Glied angeordnet ist, daß die Basiselektrode des Transistors T-derart mit der Kollektorelektrode des Transistors T. über eine Diode D„ verbünden ist, daß eine Aufladung des Kondensators C_ des RC-Gliedes über den Widerstand R_ des RC-Gliedes verhindert wird und die Aufladung des Kondensators nur über den Basistrom des Transistors T1-erfolgen kann.
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