DE4008540A1

DE4008540A1 - Zuendvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4008540A1
Application number: DE4008540A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Koiwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1990-09-27
Also published as: US4977883A; KR900014739A; JPH02245478A; DE4008540C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für einen Otto motor, die insbesondere eine falsche Zündung wie etwa Zünd aussetzer beim Anlassen der Maschine verhindern kann.

Um eine richtige Zündung in einer Brennkraftmaschine durch zuführen, muß der durch die Primärwicklung der Zündspule der Maschine fließende Strom einerseits eine vorbestimmte Größe erreichen. Wenn andererseits der Strom in der Primär wicklung diese vorbestimmte Größe überschreitet, wird Strom aus der Batterie der Maschine, der zur Erregung der Zünd spule dient, unnötig verbraucht.

Viele Brennkraftmaschinen weisen daher Zündvorrichtungen auf, die verhindern, daß der Primärwicklungsstrom einen vorbestimmten Grenzstrom übersteigt. Konventionelle Zünd vorrichtungen dieses Typs sind jedoch mit einigen Nachtei len behaftet. Beispielsweise verwenden sie allgemein Ele mente, deren Charakteristiken sich mit der Betriebstempera tur wesentlich ändern, und infolgedessen kann kein stabiler Primärwicklungsstrom erhalten werden. Ferner kann es bei sehr niedrigen Maschinendrehzahlen, wenn z. B. die Maschine angelassen wird, mit solchen Zündvorrichtungen unmöglich sein, einen ausreichenden Strom in der Primärwicklung zu erhalten, was zu Zündproblemen wie etwa Zündaussetzern führt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die in einer Zündspule für die Maschine auch beim Anlassen derselben einen stabilen und adäquaten Primärwicklungsstrom erzeugen kann.

Bei der Zündvorrichtung gemäß der Erfindung wird die Ein schaltdauer eines Schaltelements, das den Primärwicklungs strom einer Zündspule bestimmt, nach Maßgabe der Spannung an einem Kondensator geregelt. Der Kondensator wird von einem Signalgeber aufgeladen, der synchron mit der Rotation der Brennkraftmaschine ein Ausgangssignal erzeugt. Wenn die Maschinendrehzahl derart ist, daß die Kondensatorspan nung einen vorbestimmten Pegel übersteigt, wird von einem Umgehungskreis Strom vom Signalgeber um den Kondensator herumgeleitet, wenn der Primärwicklungsstrom eine Ober grenze erreicht. Wenn die Maschine mit Niedrigdrehzahl um läuft und die Spannung am Kondensator unter einem vorbe stimmten Pegel liegt, hindert ein Umgehungsblockierkreis den Umgehungskreis daran, den Kondensator zu umgehen. In folgedessen kann auch beim Anlassen der Maschine ein adäquater Primärwicklungsstrom erreicht werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Zündvorrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, das die Ausgangssi gnale verschiedener Teile des Ausführungsbei spiels von Fig. 1 zeigt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Zünd vorrichtung bei Anwendung in einer nicht gezeigten Mehr zylinder-Brennkraftmaschine, während Fig. 2 die Ausgangs signalverläufe verschiedener Teile der Vorrichtung zeigt. Nach Fig. 1 erzeugt ein Signalgeber 6 ein Wechselstrom- Ausgangssignal synchron mit der Rotation der Maschine. Dabei kann jede Art von Signalgeber eingesetzt werden, wie er konventionell für die Zündverstellung einer Brennkraft maschine verwendet wird, z. B. ein Signalgeber, der syn chron mit der Kurbel- oder der Nockenwelle der Maschine umläuft. Fig. 2(a) zeigt das Ausgangssignal des Signal gebers 6. Die Periode des Ausgangssignals ist gleich der Periode zwischen aufeinanderfolgenden Zündvorgängen der Maschine. Bei einer Vierzylindermaschine z. B. entspricht die Periode des Ausgangssignals 180° Kurbelwinkeldrehung der Maschine. Dieses Ausgangssignal wird einem Signalformer 7 zugeführt, der einen Rechteckimpuls bildet. Wie Fig. 2(b) zeigt, hat bei diesem Beispiel der Rechteckimpuls eine An stiegsflanke, wenn das Ausgangssignal vom Signalgeber 6 eine Bezugsspannung V _r übersteigt, und eine Abfallflanke, wenn das Ausgangssignal des Signalgebers 6 unter die Be zugsspannung V _r fällt. Das Ausgangssignal des Signalformers 7 wird einem Tastverhältnis-Regelkreis 12 zugeführt, der ein Rechtecksignal erzeugt, dessen Tastverhältnis durch die Spannung an einem Glättungskondensator 8 bestimmt ist. Das Ausgangssignal des Tastverhältnis-Regelkreises 12 ist in Fig. 2(c) gezeigt. Seine Abfallflanke ist koinzident mit der Abfallflanke des Ausgangsimpulses des Signalformers 7. Das Tastverhältnis ist durch T ₁/T bestimmt wobei T ₁ die Impulsdauer des Ausgangssignals des Tastverhältnis-Regel kreises 12 und T seine Periode ist. Das Ausgangssignal des Tastverhältnis-Regelkreises 12 wird einem Treiberkreis 13 zugeführt, der das Öffnen und Schließen eines ersten Schaltelements steuert, das hei diesem Ausführungsbeispiel ein Darlington-Paar 3 mit einem ersten und einem zweiten Transistor 3 a und 3 b ist. Der Treiberkreis 13 liefert Basisstrom zum ersten Transistor 3 a des Darlington-Paars 3 während der Anstiegsflanke des Ausgangssignals des Tast verhältnis-Regelkreises 12 und unterbricht den Basisstrom während der Abfallflanke. Das Darlington-Paar 3 ist mit der Primärwicklung einer Zündspule 1 in Reihe geschaltet. Der positive Anschluß der Zündspule 1 ist mit einer Gleich stromversorgung wie etwa einer Batterie gekoppelt. Die Zündspule 1 hat eine Sekundärwicklung, die mit den Zünd kerzen 2 der Maschine, von denen nur eine gezeigt ist, über einen nicht gezeigten Zündverteiler verbunden ist. Der Emitter des zweiten Transistors 3 b des Darlington-Paars 3 ist mit einem Ende eines Stromfühlerwiderstands 4, dessen anderes Ende geerdet ist, in Reihe geschaltet.

Die Ausgangsspannung des Signalgebers 6 wird dem positiven Anschluß des Glättungskondensators 8 über einen Widerstand 9 und eine Diode 10 zugeführt. Der negative Anschluß des Kondensators 8 ist geerdet. Ein Widerstand 11 ist zwischen den positiven Anschluß des Kondensators 8 und Erde geschal tet. Die Spannung am Kondensator 8 wird dem Tastverhältnis- Regelkreis 12 als Steuersignal zugeführt.

Die Spannung am Kondensator 8 steigt mit zunehmender Dreh zahl der Brennkraftmaschine, und das Tastverhältnis des Tastverhältnis-Regelkreises 12 wird mit steigender Spannung am Kondensator 8 größer. Daher nimmt das Tastverhältnis mit steigender Maschinendrehzahl zu. Tastverhältnis-Regelkrei se, die von einer Kondensatorspannung ansteuerbar sind, sind wohlbekannt (z. B. ist ein solcher Regelkreis in der US-PS 38 36 672 beschrieben). Ein Tastverhältnis-Regelkreis umfaßt charakteristisch ein Zeitkonstantenglied mit einem Kondensator und einem Transistor, der vom Glättungskonden sator 8 ein- und ausgeschaltet wird und die Aufladung und Entladung des Kondensators des Zeitkonstantenglieds steuert.

Die Spannung am Stromfühlerwiderstand 4 wird einem ersten Vergleicher 5 zugeführt, der ein Hochpegelausgangssignal erzeugt, wenn die Spannung am Stromfühlerwiderstand 4 einen vorbestimmten Pegel überschreitet, der einer Obergrenze des Primärwicklungsstroms entspricht. Das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 5, das in Fig. 2(e) gezeigt ist, wird dem Treiberkreis 13 als Rückkopplungssignal zugeführt. Wenn der Vergleicher 5 ein Hochpegelsignal liefert, verringert der Treiberkreis 13 den Basisstrom zum Transistor 3 a des Darlington-Paars 3, so daß der durch die Primärwicklung fließende Strom auf die Obergrenze begrenzt wird. Zu diesem Zeitpunkt tritt am Darlington-Paar 3 ein Spannungsabfall entsprechend Fig. 2(f) auf. Der Primärwicklungsstrom be ginnt von der Anstiegsflanke des Ausgangssignals des Tast verhältnis-Regelkreises 12 anzusteigen (Fig. 2(d)). Der Primärwicklungsstrom steigt weiter, bis der erste Verglei cher 5 einen Ausgangsimpuls erzeugt, woraufhin der Treiber kreis 13 das Darlington-Paar 3 so ansteuert, daß der Pri märwicklungsstrom auf einem Konstantpegel gehalten wird.

Das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 5 wird ferner über einen Widerstand 17 der Basis eines Transistors 14 und dem Kollektor eines weiteren Transistors 18 zugeführt. Der Transistor 14 dient als zweites Schaltelement zum Leiten von Strom um den Kondensator 8 herum, und der Transistor 18 dient als drittes Schaltelement und hindert den Transistor 14 daran, Strom umzuleiten. Der Kollektor des Transistors 14 ist mit der Anode einer Diode 10 gekoppelt, und sein Emitter ist geerdet. Der Emitter des Transistors 18 ist geerdet, und seine Basis ist mit dem Ausgang eines zweiten Vergleichers 16 verbunden. Der zweite Vergleicher 16 ver gleicht die Spannung am Glättungskondensator 8 mit einer. Bezugsspannung, etwa der Batteriespannung. Er erzeugt ein Hochpegelausgangssignal, wenn die Bezugsspannung höher als die Spannung am Glättungskondensator 8 ist, und im übrigen ein Niedrigpegelausgangssignal. Wenn der erste Vergleicher 5 ein Hochpegelausgangssignal erzeugt und der Transistor 18 ausgeschaltet ist, schaltet der Transistor 14 ein und lei tet Strom um den Glättungskondensator 8 herum. Wenn jedoch der Transistor 18 eingeschaltet ist, kann der Transistor 14 ungeachtet des Ausgangssignals des ersten Vergleichers 5 nicht einschalten, so daß der Transistor 14 daran gehindert ist, Strom um den Kondensator 8 herumzuleiten.

Während einer Abfallflanke des Ausgangsimpulses des Signal formers 7 unterbricht der Treiberkreis 13 den Basisstrom zum ersten Transistor 3 a des Darlington-Paars 3, so daß dieses zu einem offenen Stromkreis wird und der Stromfluß durch die Primärwicklung aufhört. Dadurch wird in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung erzeugt, und die mit der Sekundärwicklung in diesem Moment gekoppelte Zündkerze 2 erzeugt einen Funken zur Zündung eines Zylinders der Brennkraftmaschine.

Im Leerlauf oder bei höherer Drehzahl der Brennkraftma schine ist die Spannung am Glättungskondensator 8 höher als die Batteriespannung. Daher erzeugt der zweite Vergleicher 16 ein Niedrigpegelausgangssignal und hält den Transistor 18 ausgeschaltet, so daß der Transistor 14 vom ersten Ver gleicher 5 aufgesteuert werden kann und Strom um den Kon densator 8 herumleitet. Wenn die Maschine dagegen angelas sen wird, ist ihre Drehzahl niedrig, so daß die Spannung am Glättungskondensator 8 niedriger als die Batteriespannung ist. Daher erzeugt der zweite Vergleicher 16 ein Hochpegel ausgangssignal, das den Transistor 18 einschaltet, und der Transistor 14 wird daran gehindert, Strom um den Konden sator 8 herumzuleiten, wenn der erste Vergleicher 5 ein Hochpegelausgangssignal erzeugt. Daher kann während des Anlassens ein adäquater Primärwicklungsstrom erhalten wer den, so daß Zündprobleme wie etwa Zündaussetzer infolge eines ungenügenden Stroms vermieden werden.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird als das erste Schaltelement ein Darlington-Paar 3 verwendet, und als zweites bzw. drittes Schaltelement werden einzelne Tran sistoren 14 bzw. 18 verwendet. Als Schaltelemente können aber auch andere konventionelle Schaltungsbauelemente ver wendet werden; z. B. könnte das erste Schaltelement ein einzelner Leistungstransistor sein.

Claims

1. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Zündspule (1) mit einer Primär- und einer Sekun därwicklung;
ein mit der Primärwicklung der Zündspule (1) in Reihe geschaltetes erstes Schaltelement (3);
eine Stromfühlereinrichtung (4, 5), die das Erreichen einer vorbestimmten Größe des durch die Primärwicklung fließenden Stroms bestimmt;
einen Signalgeber (6), der synchron mit der Brennkraft maschine ein Wechselstromsignal liefert;
einen Kondensator (8), der durch das Signal des Signal gebers (6) aufladbar ist;
einen Tastverhältnis-Regelkreis (12) , der mit dem Kon densator (8) und dem Signalgeber (6) gekoppelt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das sich bei einer vorbestimmten Spannung des Signalgeber-Ausgangssignals von einem ersten zu einem zweiten Pegel ändert und dessen Tastverhältnis eine Funktion der Kondensatorspannung ist;
einen mit dem Tastverhältnis-Regelkreis (12) gekoppelten Treiberkreis (13), der das erste Schaltelement (3) schließt, während das Signal des Tastverhältnis-Regelkrei ses (12) den ersten Pegel hat;
einen auf die Stromfühlereinrichtung (4, 5) ansprechen den Umgehungskreis (14), der den Signalgeber (6) am Auf laden des Kondensators (8) hindert, wenn die Stromfühler einrichtung bestimmt, daß der Primärwicklungsstrom den vor bestimmten Pegel erreicht; und
eine auf den Kondensator (8) ansprechende Umgehungs blockiereinrichtung (16, 18), die den Betrieb des Umge hungskreises (14) blockiert, wenn die Kondensatorspannung unter einem vorbestimmten Pegel liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfühlereinrichtung einen in Reihe mit dem ersten Schaltelement (3) liegenden Widerstand (4) und einen ersten Vergleicher (5) umfaßt, der die Spannung am Strom fühlerwiderstand (4) mit einer ersten Bezugsspannung ver gleicht; und
daß der Umgehungskreis ein zweites Schaltelement (14) aufweist, das mit dem Signalgeber (6) parallel zum Konden sator (8) gekoppelt ist und vom ersten Vergleicher (5) geschlossen wird, wenn die Spannung am Widerstand (4) der Stromfühlereinrichtung die erste Bezugsspannung übersteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltelement ein Transistor (14) ist, des sen Kollektor mit dem Signalgeber (6) und dem Kondensator (8) und dessen Basis mit dem ersten Vergleicher (5) ge koppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsblockiereinrichtung aufweist:
einen zweiten Vergleicher (16), der die Spannung am Kondensator (8) mit einer zweiten Bezugsspannung ver gleicht; und
ein drittes Schaltelement (18), das zwischen den ersten Vergleicher (5) und Erde geschaltet und vom Ausgangssignal des zweiten Vergleichers (16) aufsteuerbar ist.

5. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Zündspule (1) mit einer Primär- und einer Sekun därwicklung;
ein mit der Primärwicklung der Zündspule (1) in Reihe liegendes erstes Schaltelement (3);
einen mit dem ersten Schaltelement (3) in Reihe lie genden Widerstand (4).
einen ersten Vergleicher (5), der die Spannung am Wider stand (4) aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Spannung eine erste Bezugsspannung übersteigt;
einen Signalgeber (6), der synchron mit der Rotation einer Brennkraftmaschine ein Wechselstromsignal erzeugt;
einen Signalformer (7), der ein Ausgangssignal erzeugt, das zwischen einem ersten und einem zweiten Pegel änderbar ist, wenn das Ausgangssignal des Signalgebers (6) eine vor bestimmte Spannung hat;
einen vom Ausgangssignal des Signalgebers (6) auflad baren Kondensator (8);
einen Tastverhältnis-Regelkreis (12), der mit dem Kon densator (3) und dem Signalformer (7) gekoppelt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das sich gleichzeitig mit einer Änderung des Pegels des Signalformersignals von einem ersten auf einen zweiten Pegel ändert und dessen Tastver hältnis von der Kondensatorspannung bestimmt ist;
einen auf den Tastverhältnis-Regelkreis (12) anspre chenden Treiberkreis (13), der das erste Schaltelement (3) schließt, während das Signal des Tastverhältnis-Regelkrei ses (12) den ersten Pegel hat;
ein Umgehungs-Schaltelement (14), das mit dem Signal geber (6) parallel zum Kondensator (8) verbunden und vom Ausgangssignal des ersten Vergleichers (6) aufsteuerbar ist;
einen zweiten Vergleicher (16), der die Spannung am Kondensator (8) mit einer zweiten Bezugsspannung ver gleicht; und
ein Umgehungsblockierschaltelement (18), das vom Aus gangssignal des zweiten Vergleichers (16) aufsteuerbar und zwischen den Ausgang des ersten Vergleichers (5) und Erde geschaltet ist, wobei das zweite Schaltelement (14) vom zweiten Vergleicher (16) geschlossen wird und den Betrieb des Umgehungsblockierschaltelements (14) blockiert, wenn die Kondensatorspannung unter der zweiten Bezugsspannung liegt.