DE4008540C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Zündvorrichtung ist aus der DE-OS 36 14 773 bekannt. Diese weist einen elektronischen Unterbrecher, eine Zündspule, deren Primärwicklung mit dem Unterbrecher eine Serienschaltung bildet, und anschließend einen einem Trigger vorgeschalteten Signalgeber auf, der nach Ablauf eines Zeitabschnitts ein seinen Scheitelwert erreichendes Steuersignal liefert. Dabei ist die Schaltschwelle des Triggers relativ zu dem Steuersignal verschiebbar, und zwar unter Anwendung eines Kondensators, dessen Entladung von einem bestimmten Stromwert in der Primärwicklung der Zündspule abhängig ist. Das Besondere an dieser bekannten Zündvorrichtung liegt darin, daß sich der Kondensator durch das Steuersignal aufladen und über einen Nebenschlußzweig mit großen Widerstandswert entladen läßt. Auch kann eine Entladung nach Erreichen eines bestimmten Primärstromwertes das Aufladen des Kondensators unterbrechen und der Nebenschlußzweig mit kleinem Widerstandswert eingeschaltet werden.

Ferner ist in Form eines Widerstands, der über einen Transistor mit der Primärwicklung der Zündspule in Reihe geschaltet ist und mit seinem anderen Ende an Masse liegt, ein Stromfühler des Stromes, der durch die Primärwicklung fließt, vorgesehen. Die Spannung zwischen Transistor und Widerstandsfühler wird abgegriffen und auf die Basis eines weiteren Transistors geschaltet, der dann aktiviert wird, wenn der Spannungswert einen bestimmten Pegel überschreitet. Somit wird ein Wechselstrom-Signalgeber über eine Diode beim Durchschalten des Transistors am weiteren Aufladen des Kondensators gehindert. Die so am Kondensator anliegende Spannung steigt mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine; und das Tastverhältnis eines Tastverhältnis-Regelkreises wird mit steigender Spannung am Kondensator größer. Derartige Schaltungen, bei denen der Tastverhältnis-Regelkreis von einer Kondensatorspannung angesteuert wird, sind im Stand der Technik wohl bekannt.

Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannte Zündvorrichtung nicht in der Lage ist, den Strom der Primärwicklung in der Zündspule bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine über einen angemessenen Zeitraum stabil zu halten.

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, den Strom der Primärwicklung in der Zündspule auch bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine über einen angemessenen Zeitraum stabil zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Zündvorrichtung gemäß dem vorgenannten Stand der Technik ist im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ein Umgehungs-Schaltkreis nicht vorgesehen. Es fehlt auch jeder Hinweis dafür, mit Hilfe eines zweiten Komparators einen Transistor anzusteuern, der zusätzlich zu einem ersten Umgehungs-Schalttransistor aktiviert wird, um bei Anliegen einer Steuerspannung am Ausgang des Komparators auch ohne ein Signal vom ersten Komparator den ersten Transistor durchzuschalten. Dies ist eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung, die auch durch die US-PS 43 79 444 nicht nahegelegt wird, gemäß der auch ein Kondensator zur Abgabe eines Signals zur Steuerung eines Logik-Schaltkreises vorhanden ist, dessen Ausgang wiederum auf einen Verstärker bzw. auf eine Verstärker-Endstufe einwirkt, so daß am Ende die Zündspule aufgrund des Ladezustands des Kondensators angesteuert wird. Ferner weist die bekannte Schaltung ebenfalls einen Widerstand auf, der als Stromfühler benutzt wird, um damit einen weiteren Verstärker anzusteuern, der bei Erreichen eines bestimmten Pegels einen Transistor durchschaltet, so daß hierdurch ein Bypass zur Masse hergestellt wird, um den Durchgriff des Verstärkers zu verringern. Diese vorgenannten Gemeinsamkeiten tangieren jedoch nicht den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, daß nämlich bei Erreichen eines vorbestimmten Pegels der Kondensatorspannung der Strom vom Signalgeber um den Kondensator herumgeleitet wird, wenn der Primärwicklungsstrom seine Obergrenze erreicht hat. Andererseits, wenn die Brennkraftmaschine mit Niedrigdrehzahl umläuft und die Spannung am Kondensator unter einem vorbestimmten Pegel liegt, hindert ein zweites Schaltelement den Umgehungskreis daran, den Kondensator zu umgehen. Dadurch wird erreicht, daß auch bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine ein ausreichend großer Primärstrom durch die Zündspule fließen kann. Damit sind Zündprobleme auch bei niedrigen Drehzahlen ausgeschlossen. Infolgedessen 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 T₁/T bestimmt wobei T₁ 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 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Darlington-Paar 3 mit einem ersten und einem zweiten Transistor 3a und 3b ist. Der Treiberkreis 13 liefert Basisstrom zum ersten Transistor 3a 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 3b 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. 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 3a 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 3a 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 (3)

1. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule (1) mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung;
einem mit der Primärwicklung der Zündspule (1) in Reihe geschalteten ersten Schaltelement (3);
einer einen ersten Vergleicher aufweisenden Stromfühlereinrichtung (4, 5), die das Erreichen einer vorbestimmten Größe des durch die Primärwicklung fließenden Stromes feststellt;
einem Signalgeber (6), der synchron mit der der Drehung der Brennkraftmaschine ein Wechselstrom-Ausgangssignal liefert;
einem Kondensator (8), der durch das Ausgangssignal des Signalgebers (6) aufladbar ist, wobei die Spannung am Kondensator mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt;
einem 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 dem ersten Pegel entsprechender Zustand und damit dessen Tastverhältnis eine Funktion der Spannung am Kondensator (8) ist;
einem mit dem Tastverhältnis-Regelkreis (12) gekoppelten Treiberkreis (13), der das erste Schaltelement (3) stromleitend hält, solange sich das Ausgangssignal des Tastverhältnis-Regelkreises (12) in dem dem ersten Pegel entsprechenden Zustand befindet; und mit einem auf die Stromfühlereinrichtung (4, 5) ansprechenden Umgehungskreis (14) für den Kondensator (8), der den Signalgeber (6) am Aufladen des Kondensators (8) hindert, solange die Stromfühlereinrichtung mittels des ersten Vergleichers feststellt, daß der Primärwicklungsstrom die vorbestimmte Größe erreicht; gekennzeichnet durch einen zweiten Vergleicher (16), der die Spannung am Kondensator (8) mit einer Bezugsspannung vergleicht und ein zweites Schaltelement (18), das vom Ausgangssignal des zweiten Vergleichers (16) ansteuerbar und zwischen den mit dem Umgehungskreis (14) in unmittelbarer Verbindung stehenden und ein das Erreichen einer vorbestimmten Größe des durch die Primärwicklung fließenden Stroms feststellendes Signal abgebenden Ausgang des ersten Vergleichers (5) und Masse geschaltet ist, wobei das zweite Schaltelement (18) vom zweiten Vergleicher (16) in den stromleitenden Zustand versetzt wird und den Betrieb des Umgehungskreises (14) blockiert, wenn die Spannung am Kondensator (8) unter der Bezugsspannung liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromfühlereinrichtung einen in Reihe mit dem ersten Schaltelement (3) liegenden Widerstand (4) und den ersten Vergleicher (5) umfaßt, der die Spannung am Stromfühlerwiderstand (4) mit einer 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 Bezugsspannung übersteigt.

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