DE3337339A1

DE3337339A1 - Zuendanlage

Info

Publication number: DE3337339A1
Application number: DE3337339A
Authority: DE
Inventors: Bo Christer 41728 Göteborg Andreasson
Original assignee: Electrolux Motor AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1983-10-13
Publication date: 1984-04-19
Also published as: JPS5999066A; SE8205901D0; US4562811A; IT8349159A0; DE3337339C3; SE8205901L; AU567120B2; AU2002683A; IT1172344B; DE3337339C2

Description

Zündanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches, und insbesondere eine Zündanlage mit einem magnetischen Zündsystem/ in dem ein Zündgenerator eine Primärspannung in Form von Impulsen erzeugt.

Es ist bei Zündschaltungen bekannt, eine spezielle Triggerschaltung vorzusehen, um die Zündenergie für den Zündfunken mit einer vorgegebenen Voreilung vor dem oberen Totpunkt des Kolbens frei zu geben. Solch eine Schaltung kann eine Spule aufweisen, an der ein Permanentmagnet dicht vorbeigeführt wird, der auf einem Schwungrad der Maschine angeordnet ist, und es kann ein Zündgenerator vorgesehen sein, durch den ein Triggerimpuls in der Spule erzeugt wird, wenn der Magnet sich an der Spule vorbeibewegt. In neueren Zündschaltungen versucht man, ohne die Triggerspule auszukommen, und man ersetzt diese Spule durch eine Steuerschaltung, die die Triggerimpulse mit Hilfe der Zündenergieimpulse erzeugt. Man hat auch einen elektronischen^Speicher für die Zündzeit-Kennwerte verwendet, die an die jeweilige Brennkraftmaschine angepaßt sind. Von diesem Speicher erhält die Steuerschaltung, die die Triggerimpulse liefert, eine Information über den Betrag der Vorzündung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, Zündanlage zu schaffen, die gegenüber den bekannten Anlagen vereinfacht und in Bezug auf die Genauigkeit der Steuerung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch angegebene Zündanlage gelöst.

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Da eine zwei- oder dreipolige Magneteinrichtung sowohl
positiv als auch negative Impulse erzeugt, stellt es eine vorteilhafte Verbesserung dar, die eine Art dieser Impulse für die Zündenergie und die andere Art dieser Impulse zur Versorgung der Steuerschaltungen zu verwenden. Um die Zündkontrolle mit hoher Genauigkeit auszuführen, benötigt man einen wohldefinierten Bezugspunkt, und dieser Bezugspunkt ist die Spitze der Impulse, die zur Versorgung der Steuerschaltungen dienen. Die Verwendung dieser Impulse für die
elektronischen Steuerschaltungen bedeutet, daß die anderen Impulse unbeeinflußt und intakt bleiben und vollständig zur Erzeugung der Zündenergie verwendet werden können. Die Beträge der Vorzündung werden in einer Impulsfrequenz ausgedrückt, die ein Vielfaches der Drehzahl der Maschine darstellt. Da die Impulsfrequenz mit dem Bezugspunkt verknüpft ist, entspricht die Zahl der Impulse, die nach dem Bezugspunkt auftreten, einem Drehwinkel der Maschinenwelle„
Wenn eine Zahl von Impulsen, die durch den Speicher vorgegeben ist, mit den durchlaufenden Impulsen (in einem Impulszähler) übereinstimmt, ist der Zündzeitpunkt erreicht, und die Zündung wird durch einen Triggerimpuls von der Steuerschaltung realisiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Es	zeigenj
Fig	. 1
Fig	. 2.

ein Blockdiagramm einer Zündanlage;

ein Schaltungsdiagramm einer Zünd"
schaltung und einer Stromversorgung?

Fig. 3 einen Teil einer Spannungskurve eines Zündgenerators ;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Schaltungs-

diagramms für die Zündanlage;

Fig. 5 eine Variation der Spannungskurve für den ;

Zündgenerator; und

Fig. 6 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des

Schaltungsdiagraims für die Zündanlage.

Das Blockdiagramm von Fig„ 1 zeigt fünf Einheiten, die in der gezeigten Weise miteinander verdrahtet sind. Eine Zündspule hat in an sich bekannter Weise eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung, wobei die Primärwicklung mit einer elektronischen Zündschaltung 11 verbunden ist, die über eine Leitung Triggerimpulse von einer logischen Schaltung 12 erhält. Die Steuerschaltungen werden von einer Stromversorgungsschaltung 13 versorgt, die auch einen Spitzenspannungsdetektor 14 versorgt. Die verschiedenen Einheiten können auf mannigfaltige Weise verwirklicht werden, und im Folgenden werden einige einfache und in der Praxis zuverlässige Ausführungsbeispiele beschrieben.

Die Zündspule 10, die Zündschaltung 11 und die Stromversorgungsschaltung 13 sind im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Die Zündspule hat einen Eisenkern 15 mit Wicklungen 16, 17, von denen die Wicklung 17 eine Hochspannung liefert und für die Zündung eines Funkens in einer Zündkerze 18 sorgt. Der Eisenkern 15 liegt dicht bei einem Schwungrad 19 der Maschine,, welches mit einem Magneten 20 versehen ist, der eine Spannung in der Wicklung 16 induziert.

Die Zündenergieschaltung (Fig. 2) enthält die üblicherweise in einer Transistorsteueranlage vorgesehenen Komponenten. Eine Diode 21 laßt den positiven Impuls der induzierten Spannung, der von der Wicklung 16 kommt, durch, und dieser Impuls wird von einem Darlington - Transistor 22 durchgelassen, der

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Steuerstrom durch einen Widerstand 23 erhält» Die Spannung ruft einen Strom durch die Wicklung und die Zündenergieschaltung hervor, so daß ein Magnetfeld in der Zündspule erzeugt wird. Ein weiterer Transistor 24, der in der in Fig. 2 gezeigten Weise in der Schaltung geschaltet ist, ist anfangs nichtleitend, da ein Basiswiderstand 25 noch keinen Steuerstrom liefert.. Der Basiswiderstand 25 ist mit der logischen Schaltung 12 verbunden, die einen Triggerimpuls zum Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine liefert, wobei zu diesem Zeitpunt der Transistor 24 beginnt, leitend zu werden und der Basisstrom des Transistors 22 aufhört. Durch den Transistor 22 wird dadurch der Strom in der Wicklung 15 unterbrochen, so daß ein bestimmter Abfall des Magnetfeldes bewirkt wird, wodurch die Zündspannung in der Wicklung 17 induziert wird.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Zündenergieschaltung ist in Fig. 4 gezeigt, die ähnlich aufgebaut ist, wie die Schaltung von Fig. 2. Die Basis des Darlington-Transistors 22 wird jedoch bei der Schaltung von Fig. 4 von einem NPN-Transistor 26 versorgt» Der Vorteil dieser Schaltung beruht darin, daß die einzige Last durch einen Widerstand 27 gebildet wird, wenn die Schaltung unterbrochen wird. Der Widerstand 27 ist ein sehr hochohmiger Widerstand. Dadurch wird die Zündspannung erhöht und der Zündfunke verbessert.

Die Eteuerschaltungen werden von einer Stromversorgungsschaltung 13 gespeist, indem ein Gleichrichter 28 die negativen Teile der Generatorspannung durchläßt und einen Kondensator 29 aufgeladen hält. Ein Widerstand 30, der zu dem Kondensator 29 parallel geschaltet ist, bestimmt die maximal zulässige Gleichspannung. Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine haben die negativen Impulse der Generatorspannung eine große Amplitude, so daß unkontrollierte Funken in der Zündkerze auftreten können» Solche Funken haben den Nachteil, daß sie große Störungen im Radiofrequenzbereich verursachen, und sie sollten daher unterdrückt werden. Der Widerstand 3o vermindert das Auftreten solcher Störungen.

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Der negative Spannungsimpuls U_p, der in Fig. 3 gezeigt ist, ist der anfängliche Teil des Kurvenverlaufs der Spannung, die von dem Zündgenerator geliefert wird, jedesmal, wenn sich der Magnet an dem Eisenkern vorbeibewegt. Dieser Spannungsimpuls wird über eine Leitung an den Spitzenspannungsdetektor 14 geführt und lädt einen Kondensator 31 (Fig. 4) mit einer Kurve U_x., die parallel zu der Kurve U₇, verläuft. Eine weitere Spannung U_

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(Basis-Spannung) läuft parallel, jedoch etwas versetzt zu den genannten Spannungen und bildet nach der Spitzenspannung eine Spannungsdifferenz U-U₇^, wobei U₇, die Kondensatorspannung ist, die entsprechend der Entladungskurve abfällt.

Der Spitzenspannungsdetektor, der die erste netative Amplitude der Spannungskurve erfaßt, ist in einem Schaltungsdiagramm in Fig. 4 gezeigt. Bis zu der negativen Spitzenspannung (Fig. 3) ist ein Transistor 32 nichtleitend, da die Spannung U„-U_T. der Spannung des Transistors entspricht und daher keinen Steuerstrom verursacht. Nach der Spitzenspannung steigt U_-U_K an, so daß der Transistor leitend wird. Ein weiterer Transistor T, der Steuerstrom von dem Transistor 32 erhält, wird leitend, und eine Spannung U_T wird an den Widerstand 33 angelegt. Dioden 34 sind vorgesehen, um den Spannungsabfall in den Kurven U₇,, U-, in Bezug auf U_. zu kompensieren. Wenn diese Dioden nicht

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vorhanden wären, hätte das Signal U_T die Spannung 1,2 V (0,6 + 0,6) nach der Spitzenspannung. Alle Komponenten in dem Detektor haben die gleiche Temperaturcharakteristik,, so daß die Schaltung automatisch in Bezug auf die Temperatur kompensiert ist, d. h. daß die Schaltung die gleiche Funktion bei allen Temperaturen beibehält. Die genannte, negative Spitze der Spannungskurve ist darüberhinaus unabhängig von Abweichungen in dem Polabstand und dem Magnetfluß.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Detektors, der einen Bezugspunkt nahe unterhalb des Nullpunkts der negativen Halbzelle erzeugt, ist in Fig. 6 gezeigt, während die Spannungskurve und. del: Bezugspunkt in Fig. 5 dargestellt sind. Die Zündenergieeinheit kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel

in der in Fig, 2 dargestellten Weise ausgeführt sein.

Ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm der logischen Schaltung ist in Fig.. 4 dargestellt, wobei die Vereinfachung darin besteht, daß verschiedene Funktionen der Schaltung durch Standardbausteine in der sogenannten CMOS-Technologie ausgeführt sind. Das Signal IL₁ erreicht die logische Schaltung durch einen Modul 4013, der als logisches D-Flip-Flop bezeichnet wird und als Eingangs- und logische Steuerschaltung 35 verwendet wird«. Dieser Modul wird durch eine positive Spannungsflanke getriggert, und bei der in Fig„ 4 gezeigten Schaltung gelangt der Impuls von dem Spitzenspannungsdetektor zu dem Eingang CL des Moduls 4013. Der Ausgang Q des Moduls 4013 liefert nach dem Triggern ein kontinuierliches Signal, bis der Modul zurückgesetzt wird, was durch einen Impuls an dem Eingang R bewerkstelligt wird, wenn eine Zündkurve, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, die Zündenergieschaltung durchlaufen hat.

Ein Impulsgenerator 36 mit einstellbarer Frequenz ist durch einen Modul 4046 verwirklicht, der durch die Steuerschaltung 35 und einen Zähler 37 angesteuert wird, der in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Modul 4o4O verwirklicht ist. Die Frequenz des Signales an dem Ausgang Q der Steuerschaltung 35 ist gleich oder proportional zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Ausgang 38 des Zählers 37 liefert eine Binärzahl, die in dem Impulsgenerator 36 als Multiplikationsfaktor für die Frequenz von der Steuerschaltung 35 verwendet wird. Die Impulsfrequenz am Ausgang des Impulsgenerators 36 ist daher ein Produkt der Signalfrequenz des Ausgangssignals der Steuerschaltung 35 und der Binärzahl, die von dem Zähler 37 abgegeben wird.

Ein zweiter Zähler 39, der durch einen weiteren Modul 4040 verwirklicht ist, nimmt die Impulssignale mit dieser Frequenz an seinem Eingang CL auf. Der zweite Zähler 39 empfängt auch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 35 an seinem Eingang R, so daß das Zählen der Impulse an dem Eingang CL beginnt,

wenn das Signal der Steuerschaltung 35 auftritt, während der Zähler 39 auf Null gesetzt wird, wenn das Signal von der Steuerschaltung 35 aufhört. Der Ausgang des Zählers 39 stellt eine Binärzahl dar, die der Zahl der Impulse entspricht.

Eine UND-Schaltung 4o, die durch einen Modul 4081 verwirklicht ist, nimmt das die Binärzahl darstellende Signal auf und dekodiert die Binärzahl. Wenn die Binärzahl einen vorbestimmten Wert erreicht hat, so daß die Bedingung der UND-Schaltung 40 erfüllt ist, wird ein Ausgangssignal von der UND-Schaltung abgegeben.

Schließlich ist ein Flip-Flop 41 vorgesehen, welches durch einen weiteren Modul 4013 verwirklicht ist und durch ein Signal von der UND-Schaltung 40 gesteuert wird, so daß an dem Ausgang Q des Flip-Flops 41 ein kontinuierliches Signal abgegeben wird, bis das Flip-Flop zurückgesetzt wird, was durch einen Impuls von der Steuerschaltung 35 an dem Eingang R des Flip-Flops 41 bewirkt wird. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 41 wird an einen Transistorverstärker 42 abgegeben, der zur Ansteuerung des Transistors in der Zündenergieschaltung verwendet wird. Gleichtzeitig mit der Abgabe des Ausgangssignals von der UND-Schaltung 41 tritt dieses kontinuierliche Ausgangssignal an dem Transistorverstärker 42 auf und steuert den Transistorverstärker 42 in den leitfähigen Zustand, so daß der Steuerstrom zu dem Transistor 22 durchtreten und diesen unterbrechen kann, worauf ein Zündvorgang stattfindet.

Ein Diagramm für eine Zündanlage mit einem Mikrocomputer ist in Fig. 6 gezeigt, wobei diese Schaltung Funktionen ausführt, die unter anderem anhand von Fig. 4 erläutert wurden. Die Stromversorgung des Mikrocomputers wird mit Hilfe der negativen Halbwellen der Generatorspannung verwirklicht, die einen Kondensator 44 auf die Arbeitsspannung aufgeladen halten. Ein Transistorverstärker 45, 46 wird dazu verwendet, Impulse i;um Zeitpunkt des Bezugspunktes auf der Spannungskurve (Fig. 5) zuzuführen, wobei der Bezugspunkt in diesem Fall bei 0,6 V

vor dem Nulldurchgang in dem aufsteigenden Teil der Kurve liegt. Der Impuls wird an den Mikrocomputer als Startsignal für eine Prozedur zugeführt, die der Verarbeitungsprozedur ähnlich ist, die in der Schaltung von Fig. 4 nach Empfang des erwähnten Triggersignals durchgeführt wird. Die in Fig. 6 gezeigte Zündanlage ist jedoch durch eine Vorzündungs-Rechenschaltung vervollständigt, so daß eine korrekte Vorzündung bei jeder Drehzahl der Brennkraftmaschine verwirklicht wird. Der Mikrocomputer 43 hat einen statischen Speicher, der als Vielfaches der augenblicklichen Drehzahl eine Zahl von Impulsen in einer Impulsfolge angibt, die ähnlich ist wie die, die aus dem Zähler 39 (Fig. 4) kommt. Die Zahl der Impulse wird durch eine Binärzahl dargestellt, die an einem programmierbaren Taktgeber 47 abgegeben wird, in dem eine zu der UND-Schaltung 40 äquivalente Schaltung vorgesehen ist, die in diesem Fall furch die genannte Binärzahl so programmiert wird, daß die UND-Schaltung immer auf eine Zahl eingestellt ist, die einer geeigneten Vorzündung bei der augenblicklichen Drehzahl entspricht. Ein Zähler in dem Mikrocomputer entspricht dem Zähler 39, und wenn dieser Zähler Impulse bis zu einer Zahl gezählt hat, die durch die Binärzahl ausgedrückt wird, die der augenblicklichen Einstellung der UND-Schaltung entspricht, liefert der Mikrocomputer ein Ausgangssignal an einen Transistorverstärker 48, der dann bewirkt, daß der Steuerstrom durch

V.

den Darlington-Transistor hindurchtritt, so daß der Primärkreis unterbrochen und ein Funke ausgelöst wird. Wie in Fig. angegeben ist, kann für den Mikrocomputer der Modul MC 146805 F 2 und für den programmierbaren Zeitgeber der Modul MC 6840 verwendet werden.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

KLAUS D. KIRSCHNER . WOLFGANG GROSSE

DIPL.-PHYSIKER D I P L.-I N G E N I E U R

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

EMAB ELECTROLUX MOTOR AKTIEBOLAG

Box 1010,

S-561 24 Huskvarna, ihr zeichen:

S chweden your reference:

UNSER ZEICHEN: E 5θ66 K/st OURREFERENCE:

datum: 13. Oktober 1983

Zündanlage

Ansprüche:

( 1 .^Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer elektronischen Zündschaltung, einem magnetischem Zündgenerator, welcher die Zündenergie erzeugt, einer Zündspule, die primärseitig mit einem Zündschalter, der durch Triggersignale schaltbar ist, und sekundärseitig mit einer Zündkerze verbunden ist, und mit einer logischen Einheit, die von dem Magnetsystem versorgt wird und einen Detektor aufweist, der einen Bezugspunkt für jeden Zündfunken mit einer vorgegebenen, für die Brennkraftmaschine geeigneten Voreilung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit einen Oszillator (36), der Impulse mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, erzeugt, einen Impulszähler (39) , der mit dem Oszillator und einer Steuerschaltung (35) verbunden ist, die beim Auftreten des Bezugspunktes den Zähler startet, so daß er die Impulse zählt, und einen Dekoder (40, 47) aufweist, der mit dem Zähler verbunden ist und auf eine kritische Zahl einstellbar ist, wobei der Dekoder ein Signal zum Steuern des Zündschalters (22) abgibt, wenn der Zählerstand in dem Zähler, der die Impulse zählt, die kritische Zahl erreicht.
2. Zündanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (14) einen Bezugspunkt liefert, der an der Spitze der ersten Halbwelle des Generatorsignals für jeden Zündfunken liegt.
3. Zündanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Stromversorgung der logischen Einheit einen Kondensator (29) und wenigstens einen Gleichrichter (28) aufweist, der mit der Magnetwicklung verbunden ist, um die genannte Halbwelle an den Kondenstor weiter zu geben.
4. Zündanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der ersten Halbwelle des Generatorsignals für die Stromversorgung und die Energie der zweiten Halbwelle zur Erzeugung der Zündenergie ausgenutzt wird.
5. Zündanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit einen Mikrocomputer (43) aufweist, der einen statischen Speicher hat, der an seinem Eingang einen Code aufnimmt, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellt, und der eine Information über die Vorzündung als Funktion der Drehzahl speichert, wobei die Information an den Dekoder übertragbar ist, der dadurch auf die kritische Zahl in Abhängigkeit von der Drehzahl eingestellt wird.
6. Zündanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit einen Mikrocomputer (43) aufweist, der einen statischen Speicher hat, der an einem Eingang einen Code aufnimmt, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellt, und eine Information über die Vorzündung als Funktion der Drehzahl speichert, wobei die Information in dem Dekoder

dekodiert wird, der in dem Mikrocomputer vorhanden ist, so daß dieser auf die kritische Zahl in Abhängigkeit von der Drehzahl eingestellt wird.