DE3215728A1

DE3215728A1 - Zuendanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3215728A1
Application number: DE19823215728
Authority: DE
Inventors: Bernd 7022 Leinfelden Bodig; Gerd Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Höhne; Bernd Dipl.-Ing. 7410 Reutlingen Kalkof
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3215728C2; US4448180A; JPS58192967A; JPH0429876B2

Description

_B. 17773

2.k.1982 Li/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Zündanlage für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Es ist (nach der DE-PS 2 5^9 586 bzw. der entsprechenden US-PS h OH 792) bereits eine in dieser Richtung liegende Zündanlage bekannt, bei der Einschaltwert und Ausschaltwert des Schwellwertschalters in bezug auf den Nullwert des Wechselspannungssignals gleiche Polarität haben und im eingeschalteten Zustand der Zündanlage, jedoch nicht in Betrieb genommener Brennkraftmaschine kein Strom über die Primärwicklung fließt, die Zündspule also nicht überhitzt werden kann, bei der es aber auch ■vorkommen kann, daß die Brennkraftmaschine beim Anlassen nur schwer bzw. überhaupt nicht anläuft, weil der auf den Scheitelwert folgende Kurvenabschnitt zunächst einmal eine sehr geringe Neigung hat und demzufolge der Zündzeitpunkt in bezug auf die obere Totpunktlage des Kolbens relativ weit vorverlegt wird.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage werden durch Anwendung der kennzeichnenden Maßnahmen des Hauptanspruches die vorerwähnten Unzulänglichkeiten vermieden, darüber hinaus aber die ebenfalls dort genannten Vorzüge gewahrt

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisierung der Erfindung angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündanlage nach der Erfindung und Figur 2 den Kurvenverlauf des Wechselspannungssignals im Spannungs (U)-Zeit (t)-Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Die in Figur 1 dargestellte Zündanlage soll für eine nichtdargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nichtdargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündanlage wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine an Masse liegende Leitung 2 und von dem Pluspol eine einen Betriebs schalt er 3 enthaltende Versorgungsleitung k aus. Die Versorgungsleitung k ist Ausgangspunkt für eine Verbindung, die zunächst über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über einen elektronischen Unterbrecher 7 zur Masseleitung 2 führt. Der elektronische

• a · ι

• »β

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Unterbrecher 7 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Transistors 8 gebildet, wobei der Emitter der Masseleitugn 2 zugewandt ist. Die zur Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 9 ist mit ihrem einen Wicklungsende an die zwischen der Primärwicklung 5 und dem Transistor 8 vorhandene Verbindung und mit ihrem anderen Wicklungsende über mindestens eine Zündkerze 10 an die Masseleitung 2 angeschlossen.

Außerdem ist die Versorgungsleitung U Ausgangspunkt für eine Verbindung, die zunächst über einen Strombegrenzungs widerstand 11, dann über eine Verpolungsschutzdiode 12 und schließlich über einen Pufferkondensator 13 zur Masse leitung 2 führt, wobei der Pufferkondensator 13 an der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 liegt und eine mit der Anode an die Masseleitung 2 angeschlossene Zenerdiode 1U in seinem Nebenschluß hat. Die Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 ist außerdem über einen Widerstand 15 an den Kollektor eines (npn-) Transistors 16 und gleichzeitig an die Basis des Transistors 8 angeschlossen. Der Transistor 16 ist an seinem Emitter unmittelbar und an seiner Basis über einen Widerstand 17· mit der Masseleitung 2 verbunden. Außerdem ist die Basis des Transistors 16 über einen Widerstand 18 an den Ausgang eines ersten Schwellwert schalters 19 angeschlossen, der durch einen Operationsverstärker 20 gebildet wird. Der Operationsverstärker 20 ist mit seinem nicht invertierenden Ein-gang über einen Widerstand 21 an den Verbindungspunkt zweier Widerstände 22, 23 angeschlossen, die als Spannungsteiler zwischen der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 und der Masseleitung 2 liegen und an ihrem Verbindungspunkt ein Potential zur Verfügung stellen, das etva der halben Spannung der Stromquelle 1 entspricht.

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Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 20 ist über einen Widerstand 2k an die Anschlußklemme 25 eines Wechselstromgenerators 2β angeschlossen, dessen andere Anschlußklemme 27 an dem Verbindungspunkt der Widerstände 22, 23 liegt.

Der am Operationsverstärker 20 zwischen dem Ausgang und dem nicht]invertierenden Eingang liegende Widerstand dient zur/ Festlegung der Schalthysterese Ub - Ug, wogegen mit dem zwischen dem invertierenden Eingang und der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 liegenden Widerstand 29 die Lage d'sr Schalthysterese Ub - Ug im Spannungs (U)-Zeit (t )-Diagramm (Figur 2) bestimmt wird.

Der Wechselstromgenerator 26 ist einem zweiten Schwellwertschalter 30 derart vorgeschaltet, daß die beiden Schwellwertschalter 19» 30 eingangsseitig im Nebenschluß zueinander liegen. Der zweite Schwellwertschalter 30 wird ebenfalls durch einen Operationsverstärker 31 gebildet, wobei der invertierende Eingang über einen Widerstand 32 an der Anschlußklemme 25 des Wechselstromgenerators 26 und der nicht invertierende Eingang über einen Widerstand 33 an dem zwischen den Widerständen 22, 23 vorhandenen Verbindungspunkt liegen. Dabei dient der am Operationsverstärker 31 zwischen dem Ausgang und dem nicht invertierende Eingang liegende Widerstand 3^ zur Festlegung der Schalthysterese Uc - Uh, wogegen mit dem zwischen dem invertierenden Eingang und der Masseleitung liegenden Widerstand 35 die Lage der Hysterese Uc - Uh im Spannungs(U)-Zeit(t)-Diagramm (Figur 2) bestimmt wird.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 31 ist über einen Widerstand 36 an die Basis eines (npn)-Transistors 37

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angeschlossen, die außerdem noch über einen Widerstand 38 mit der Masseleitung 2 Verbindung hat. Der Transistor 37 ist mit seinem Emitter mit der Masseleitung 2 und an seinem Kollektor über einen Widerstand 39 mit der Kathode mit der Verpolungsschutzdiode 12 verbunden. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 37 an den Emitter eines (npn)-Transistors Uo angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand k1 mit der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 Verbindung hat. Die Basis des Transistors Uo ist noch an die Kathode einer die Schaltwirkung des Transistors kO verbesserenden Diode k-2 und über einen Widerstand k3 an die Masseleitung 2 angeschlossen, wobei die Anode dieser Diode h2 über einen Widerstand hk mit der Kathode der Verpolungsschutzdiode und über einen Kondensator ^5 mit dem Kollektor des Transistors 37 Verbindung hat. Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors It-O ist durch eine Blockierdiode k6 überbrückt, wobei die Anode dieser Diode k6 emitterseitig angeschlossen ist. Schließlich ist der zu dem Transistor kO gehörende Kollektor an die Anode einer Diode i+7 angeschlossen, deren Kathode über die Serienschaltung zweier Widerstände 1+8, k-9 an der Masseleitung 2 liegt. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände U8, h-9 liegt an der Basis eines (npn!-Transistors 50, dessen Emitter mit der Masseleitung 2 und dessen Kollektor über einen Widerstand 51 mit der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 Verbindung hat. Die Diode ^7 sorgt für ein gutes Schaltverhalten am Transistor 50, während eine zwischen dem Kollektor des Transistors 50 und der Basis des Transistors 16 vorgesehene Diode 52 die Funktion einer Blockierdiode hat und mit der Kathode der Basis des Transistors 16 zugewandt ist.

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Die Schaltungselemente 37, 39, ^O, k2, kk, 1+5 und 50 sind wesentliche Bestandteile eines Zeitgliedes 53» das im bevorzugten Fall nach Art eines monostabilen Multivibrators aufgebaut ist.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise :

In dem Spannungs (^TJ)-Zeit (t)-Diagramm nach Figur 2 ist anhand des von dem Wechselstromgenerator 26 gelieferten Wechselspannungssignals Ua gezeigt, daß der Einschaltwert Ub des ersten Schwellwert schalters 19 und der Einschaltwert Uc des zweiten Schwellwert schalters 30 wenigstens nahezu gleiche Größe und in bezug auf den Schwellwert 0 des Wechselspannungssignals Ua gleiche Polarität, nämlich positive Polarität, haben sollen. Somit findet der dem Scheidewert Ud vorausgehende Kurvenabschnitt U-e zum Einschalten der Schwellwertschalter 19, 30 und der diesem Scheitelwert Ud folgende Kurvenabschnitt Uf zum Ausschalten der Schwellwertschalter 19, 30 Verwendung. Dabei soll der Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwertschalters 19 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspannungssignals Ua entgegengesetzte. Polarität, im vorliegenden Fall negative Polarität, gegenüber dem Einschaltwert Ub dieses Schwellwert schalters 19 haben. Außerdem soll der Ausschaltwert Uh des zweiten Schwellwert schalt ers 30 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspannungssignals die gleiche Polarität, im vorliegenden Fall positive Polarität, wie der Einschaltwert Uc dieses Schwellwert schalters 30 haben.

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Wird nun durch das von dem Wechselstromgenerator 26 gelieferte Wechselspannungssignal Ua die Einschalt schwelle U"o des ersten Schwellwert schalters 19 und die Einschaltschwelle Uc des zweiten Schwellwert schalters 30 überschrittten, so werden diese Schwellwertschalter 19, 30 eingeschaltet, d.h., daß ihre Ausgänge nahezu massepotential zur Verfugung stellen. Abhängig davon wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 16 in den Sperrzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8, nämlich der Unterbrecher T, in den Stromdurchlaßzustand gesteuert. Somit wird über die Primärwicklung 5 Strom geführt und in der Zündspule 6 Zündenergie für den nächsten Zündvorgang gespeichert.

Unterschreitet das Wechselspannungssignal Ua die Ausschaltschwelle Uh des zweiten Schwellwert schalters 30, so wird dieser Schwellwertschalter ausgeschaltet und an seinem Ausgang positives Potential zur Verfügung gestellt. Dadurch wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 3T leitend und an dem Kondensator 1+5 eine über den Widerstand hk verlaufende Ladezustandsänderung bewirkt, welche die St euer spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Uo vorerst noch so niedrig hält, daß die zugehörige Emitter-Kollektor-Strecke nicht stromdurchlässig werden kann. Demzufolge bleibt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 50 noch leitend und der momentane Schaltzustand an den Transistoren 16, 8 ungestört.

Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird dann das Wechselspannungssignal Ua schließlich die Ausschalt schwelle Ug des ersten Schwellwert schalt ers 19 unterschreiten, so daß dann durch das dort am Ausgang zur Verfugung gestellte

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positive Potential die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 16 in den Stromdurchlaßzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 3, also der Unterbrecher T, in den Sperrsustand gebracht wird, woraufhin der über die Primärwicklung 5 geführte Strom unterbrochen und in der Sekundärwicklung 9 ein Hochspannungsstoß hervorgerufen wird, der an der Zündkerze 10 einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) zur Folge hat.

Schließlich läuft im Normalfall dann im Zeitpunkt t2 auch die instabile Zeit des im Zeitpunkt ti gesetzten Zeitgliedes 53 ab, was bedeutet, daß die Steuer spannung an dem Transistor Uo für den Stromdurchlaß an der zugehörigen Emitter-Kollektor-Strecke ausreicht und abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 50 nichtleitend wird, woraufhin auch über den Widerstand 51 und die Diode 52 der Stromdurchlaßzustand an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors λβ und der Sperrsustand an dem Unterbrecher T gewährleistet werden kann. Für den Fall, daß die Brennkraftmaschine "abgewürgt", d.h. durch Überlastung zum Stillstand gebracht wird, und das Wechselspannungssignal Ua den Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwertschalters 19 noch nicht erreicht hat, so erfolgt über die vorerwähnte, die Schaltungsmittel 51» 52 enthaltende Verbindung die Umsteuerung der zu dem Transistor 16 gehörenden Emitter-Kollektor-Strecke in den Stromdurchlaßzustand und abhängig davon die Ausschaltung des Unterbrechers T. Es ist somit auch hier sichergestellt, daß bei eingeschalteter Sündanlage und nicht in Betrieb genommener Brennkraftmaschine ein Stromfluß in der Primärwicklung 5 unterbunden wird. Dadurch, daß die instabile Zeit des Zeitgliedes 53 sich nur über den Zeitraum zwischen ti und t2 erstreckt, kann der Kondensator k5 einen relativ kleinen

Kapazitätswert haben und bei Auslegung der Zündanlage als integrierte Schaltung ohne weiteres mit integriert werden.

Auch, wenn die Brennkraftmaschine eine sehr niedrige Drehzahl hat, d.h. wenn bei dem Wechselspannungssignal Ua der auf den Scheitelwert Ud folgende Abschnitt Uf sehr flach verläuft, erfolgt über die soeben genannte, die Schaltungs mittel 51, 52 enthaltende Verbindung die Ausschaltung des Unterbrechers 7, ohne daß der Zündseitpunkt eine bemerkens werte Störung erfährt.

Dadurch, daß der Aus schaltwerk Ug des ersten Schwellwertschalters 19 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspannungssignals "Ja negative Polarität hat, wird - wie das auch erwünscht ist - ein relativ kleiner Abstand zwischen dem Zündzeitpunkt und demjenigen Zeitpunkt, in dem der Kolben die obere Totpunktlage im Zylinder erreicht, sicher gestellt .

Darüber hinaus ist es auch möglich, den Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwertschalter 19 so festzulegen, daß er von dem Wechselspannungssignal Ua erst erreicht wird, nachdem das Anlassen der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist. Während des Anlassens wird dann - wie bereits beschrieben - mit Hilfe des zweiten Schwellwert schalt ers 30 in Verbindung mit dem Zeitglied 53 der Unterbrecher 7 in den Sperrzustand gebracht. Hierdurch erreicht man bei ITorrnalb'itr i. ■·; h -'ine relativ große Go hai i; hy at---Γ ese Hb - IJg und somit eine sehr zufriedenstellende Störunempfindlichkeit der Zündanlage, währens sich darüber hinaus beim Startvorgang durch entsprechende Bemessung des Zeitgliedes 53 jede gewünschte "Spätlage" des Zündzeitpunktes wählen läßt, Aus serdem muß nicht über besondere Leitungszüge der Startvorgang der Brennkraftmaschine an die Zündanlage signalisiert werden.

Claims

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2.1*. 1982 Li/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart T

Ansprüche

1 .] Zündanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem im eingeschalteten Zustand eines ersten Schwellwert schalters stromdurchlassenden elektronischen Unterbrecher, mit einer Zündspule, deren Primärwicklung mit dem Unterbrecher eine Serienschaltung bildet, und mit einem dem Schwellwertschalter vorgeschalteten Wechselstromgenerator zur Abgabe eines Wechselspannungsignals, von dem in bezug auf den Kurvenverlauf im Spannungs-Zeit-Diagramm der einem Scheitelwert vorausgehende Kurvenabschnitt zum Einschalten des Schwellwert schalters und der diesem Scheitelwert folgende Kurvenabschnitt zum Ausschalten des Schwellwert schalters Verwendung findet, wobei der Einschaltwert und der Ausschaltwert im Vergleich zum Nullwert des Wechselspannungssignals auf eine bestimmte Polarität voreingestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (26) einem zweiten Schwellwert schalters (30) vorgeschaltet ist und dabei die beiden Schwellwertschalter (19, 30) eingangsseitig im Nebenschluß zueinander liegen, daß ferner im Normalfall die Umsteuerung des elektronischen Unterbrechers (T) in den Sperrzustand durch den ersten Schwellwertschalter (19) erfolgt und beim Ausbleiben dieser Umsteuerung der Unterbrecher (T) durch den zweiten Schwellwertschalter (30) in Verbindung mit einem Zeitglied (53) stromundurchlässig gemacht wird und daß schließlich in bezug auf den Nullwert (θ) des Wechselspannungssignals (Ua) der Einschaltwert (Ub) und der Ausschaltwert (Ug) des

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ersten Schwellwert schalters (19) entgegengesetzte Polarität haben, wogegen der Einschaltwert (Uc) und der Ausschaltwert (Uh) des zweiten Schwellwert schalt ers (30) hinsichtlich der Polarität mit derjenigen des Einschaltwertes (Ub) am ersten Schwellwertschalter (19) übereinstimmen.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (53) nach Art eines monostabilen Multivibrators aufgebaut und schaltungsmäßig zwischen dem zweiten Schwellwertschalter (30) und dem Unterbrecher (7) eingefügt ist.

3· Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschaltwert des ersten Schwellwert schalters (19) so festgelegt ist, daß er von dem Wechselspannungssignal (Ua) erst erreicht wird, nachdem das Anlassen der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist.