NL8502149A

NL8502149A - ELECTRONIC IGNITION SYSTEM WITH AUTOMATIC PRE-IGNITION CONTROL.

Info

Publication number: NL8502149A
Application number: NL8502149A
Authority: NL
Original assignee: Marelli Autronica
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1986-02-17
Also published as: SE8503631D0; FR2571439A1; CH664424A5; ES8608104A1; GB8518800D0; SE8503631L; YU123585A; BE902990A; IT8467763A1; FR2571439B1; ATA225485A; SE452047B; DE3525880A1; YU46379B; IT8467763A0; GB2162579B; IT1179749B; ES545704A0; GB2162579A; AT386869B

Description

ΎΎ

Μ.0. 3335SΜ.0. 3335S

****

Electronisch ontsteekstelsel met automatische besturing van de vooront-steking.Electronic ignition system with automatic pre-ignition control.

De uitvinding heeft betrekking op een electronisch 5 ontsteekstelsel met automatische besturing van de voorontsteking voor een carburatormotor.The invention relates to an electronic ignition system with automatic pre-ignition control for a carburettor engine.

Meer in het bijzonder betreft de uitvinding een electronisch ontsteekstelsel van het type dat is voorzien van: - eerste sensormiddelen ontworpen voor het leveren van electrische sig-10 nalen die een aanduiding vormen voor de bedrijfstoestanden van de motor, - tweede sensormiddelen die ontworpen zijn voor het detecteren van het passeren door een zuiger of een groep van zuigers van het bovenste dode punt (T.D.C.), ontworpen voor het opwekken van een signaal van het 15 AAN-UIT type, dat twee op elkaar volgende niveauschakelwerkingen teweegbrengt gescheiden door een tijdinterval dat evenredig is met de rotatiesnelheid van de motor telkens als een zuiger of een groep van zuigers het bovenste dode punt passeert, - een electronische stuur- en opdrachteenheid aangesloten op de eerste 20 en de tweede sensormiddelen en vooraf ingesteld teneinde door middel van een ontsteektransformator de bekrachtiging teweeg te brengen van de vonkbougies van een cilinder of een groep van cilinders net variabele voorontsteking afhankelijk van de signalen toegevoerd door de eerste sensormiddelen ten opzichte van de doorgang door het bovenste dode punt 25 van de bijbehorende zuiger of groep van zuigers.More particularly, the invention relates to an electronic ignition system of the type comprising: - first sensor means designed for supplying electrical signals indicative of the operating states of the engine, - second sensor means designed for detecting passing through a piston or group of pistons of the top dead center (TDC), designed to generate a signal of the ON-OFF type, which produces two successive level switching operations separated by a time interval that is proportional with the rotational speed of the engine each time a piston or a group of pistons passes the top dead center, - an electronic control and command unit connected to the first 20 and the second sensor means and preset in order to trigger the excitation by means of an ignition transformer charge the spark plugs of a cylinder or group of cylinders with just variable pre-ignition depending on the signals supplied by the first sensor means relative to the passage through the top dead center 25 of the associated piston or group of pistons.

Een electronsch ontsteekstelsel van het hierboven omschreven type, bijvoorbeeld van het model Microplex MED 600, wordt vervaardigd door Magneti Marelli S.p.A.An electronic ignition system of the type described above, for example of the Microplex MED 600 model, is manufactured by Magneti Marelli S.p.A.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een 30 electronisch ontsteekstelsel met automatische besturing van de voorontsteking van het bovengenoemde type, met behulp waarvan de rotatiehoek die de motor moet innemen voordat in de startfase een effectieve explosie optreedt, tot een minimum kan worden beperkt. Dit doel wordt bij de start volgens de uitvinding bereikt door een electronisch ontsteekstel-35 sel met automatische besturing van de voorontsteking van het bovengenoemde type, dat de volgende kenmerken bezit: - monitormiddelen, die gevoelig zijn voor het eerste signaal dat aan de tweede sensormiddelen wordt toegevoerd na het starten van de motor en ontworpen voor het leveren van een eerste en een tweede stuursignaal ,1< A f. v W ö W i=» u “i w . * 2 in responsie op respektievelijk de eerste en de tweede schakelbewerking van het genoemde eerste signaal; en - dat het genoemde stuur- en opdrachtstelsel vooraf is ingesteld teneinde de energie-opberging te sturen in de ontsteektransformator beho-5 rende bij de zuiger of groep van zuigers die het dichtst bij het bovenste dode punt ligt respektievelijk liggen om respektievelijk de bekrachtiging te sturen van de bijbehorende ontsteekbougies als de genoemde waarneemmiddelen respektievelijk het eerste en het tweede stuursignaal toevoeren, waarbij de rotatiehoek van de motor voordat de eer-10 ste explosie in de startfase optreedt tot een minimum wordt beperkt.The object of the invention is to provide an electronic ignition system with automatic pre-ignition control of the above-mentioned type, by means of which the rotation angle which the engine must take before an effective explosion occurs in the starting phase can be minimized. This object is achieved at the start according to the invention by an electronic ignition system with automatic pre-ignition control of the above type, which has the following features: - monitor means, which are sensitive to the first signal which is supplied to the second sensor means supplied after starting the engine and designed to provide a first and a second control signal, 1 <A f. v W ö W i = »u“ i w. * 2 in response to the first and second switching operations of said first signal, respectively; and - that said control and command system is preset to control the energy storage in the ignition transformer associated with the piston or group of pistons closest to the top dead center, respectively, to control the actuation, respectively of the associated ignition spark plugs as said sensing means supply the first and second control signals, respectively, wherein the rotation angle of the motor is minimized before the first explosion in the starting phase occurs.

Bij elke start volgend op de eerste wordt de ontsteking gestuurd met een voorontsteking berekend overeenkomstig de gebruikelijke methode van het werkende stelsel.At each start following the first, the ignition is controlled with a pre-ignition calculated in accordance with the conventional operating system method.

In geval van een viertaktmotor met vier cilinders 15 verschaft het stelsel volgens de uitvinding de mogelijkheid de rotatiehoek van de motor tot een maximum van 180° te reduceren voordat de eerste nuttige explosie in de startfase optreedt.In the case of a four-stroke four-cylinder engine, the system according to the invention provides the possibility of reducing the angle of rotation of the engine to a maximum of 180 ° before the first useful explosion occurs in the starting phase.

Verdere kenmerken en voordelen van het ontsteekstel-sel volgens de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende gede-20 tailleerde beschrijving, gegeven aan de hand van de bijgaande tekeningen, welke beschrijving uitsluitend als niet-beperkend voorbeeld moet worden beschouwd.Further features and advantages of the ignition system according to the invention will become apparent from the following detailed description, given with reference to the annexed drawings, which description is to be regarded as non-limiting example only.

Fig. 1 toont een gedeeltelijk blokschema van een electronisch ontsteekstelsel volgens de uitvinding, 25 Fig. 2 toont een reeks van drie krommevormen behoren de bij drie signalen die in het ontsteekstelsel volgens fig. 1 worden opgewekt, enFig. 1 shows a partial block diagram of an electronic ignition system according to the invention, FIG. 2 shows a series of three curves corresponding to three signals generated in the ignition system of FIG. 1, and

Fig. 3 toont een variant van de uitvoeringsvorm van het stelsel volgens fig. 1.Fig. 3 shows a variant of the embodiment of the system according to FIG. 1.

30 Een electronisch ontsteekstelsel met automatische besturing van de voorontsteking voor carburatormotoren volgens de uitvinding omvat, zoals blijkt uit fig. 1, een sensor van het toonwiel-type, in zijn totaliteit aangegeven met 1. De genoemde sensor omvat een orgaan 2 dat synchroon roteert met de as van de motor (niet weergege-35 ven) en een reeks referentiepunten bezit, bijvoorbeeld nokken, aangegeven met 3. In het geval van een viertaktmotor met vier cilinders bevat het roterende orgaan 2 bijvoorbeeld twee nokken 3, opgesteld onder 180°, waarvan er één samenwerkt met de eerste en de vierde cilinder en de andere samenwerkt met de tweede en de derde cilinder. De sensor 1 1502148 3 bevat bovendien een opnemer 4, waarvan het uitgangssignaal gedurende de werking een signaal is met een krommevorm als funktie van de tijd t_in hoofdzaak van het type dat met A in fig. 2 is aangegeven. Telkens als een nok 3 van het roterende orgaan 2 de voorzijde van de opnemer 4 pas-5 seert, vertoont het signaal A een oscillatie, met een positieve halve periode en een negatieve halve periode. Het roterende orgaan 2 is zodanig gemonteerd, dat de nokken of referentiepunten 3 de voorzijde van de opnemer 4 passeren als de zuiger of groep van zuigers behorende bij de genoemde nokken het bovenste dode punt passeren (of een referentiepunt 10 op een voorafbepaalde hoekafstand door of achter het bovenste dode punt). Dientengevolgde vormt elke oscillatie van het signaal A een indicatie van het passeren van een zuiger of een groep van zuigers door het bovenste dode punt (of in het algemeen door het referentiepunt). De uitgang van de opnemer 4 is gevonden met een pulsvormschakeling 5, bij-15 voorbeeld een drempelcomparator ("trigger"). Deze schakeling vergelijkt het signaal de A met een referentiedrempel en levert een uitgangssignaal van het type dat als voorbeeld bij B in fig. 2 is aangegeven. In het bijzonder bestaat dit signaal uit een opeenvolging van pulsen, die elk in het weergegeven voorbeeld overeenkomen met de positieve halve « 20 periode van elke oscillatie van het signaal A. Elke puls van het signaal B vertoont twee op elkaar volgende niveauschakelwerkingen (een voorflank en een achterflank).An electronic ignition system with automatic pre-ignition control for carburettor engines according to the invention comprises, as shown in Fig. 1, a sensor of the tonewheel type, indicated in its entirety by 1. The said sensor comprises a member 2 which rotates synchronously with the shaft of the engine (not shown) and has a series of reference points, for example cams, indicated by 3. In the case of a four-stroke engine with four cylinders, the rotating member 2 comprises, for example, two cams 3, arranged at 180 °, of which one interacts with the first and fourth cylinders and the other interacts with the second and third cylinders. The sensor 1 1502148 3 also contains a sensor 4, the output signal of which, during operation, is a signal with a curve shape as a function of the time t_ substantially of the type indicated by A in Fig. 2. Whenever a cam 3 of the rotary member 2 passes the front of the pickup 4, the signal A oscillates, with a positive half period and a negative half period. The rotating member 2 is mounted such that the cams or reference points 3 pass the front of the sensor 4 when the piston or group of pistons associated with said cams pass the top dead center (or a reference point 10 at or through a predetermined angular distance the top dead center). Consequently, any oscillation of the signal A is indicative of the passing of a piston or group of pistons through the top dead center (or generally through the reference point). The output of the sensor 4 is found with a pulse shaping circuit 5, for example a threshold comparator ("trigger"). This circuit compares the signal A with a reference threshold and produces an output signal of the type shown at B in FIG. 2 as an example. In particular, this signal consists of a sequence of pulses, each of which in the example shown corresponds to the positive half period of each oscillation of the signal A. Each pulse of the signal B exhibits two successive level switching operations (a leading edge and a back flank).

De frequentie van de pulsen B vormt bovendien een indicatie van de rotatiesnelheid van de motor.The frequency of the pulses B is also an indication of the rotational speed of the motor.

25 Het ontsteekstelsel omvat verder sensoren 6........N, die electrische signalen leveren die een indicatie vormen voor bijvoorbeeld de temperatuur van de motor, het vacuum in het inlaatspruitstuk enz.The ignition system further includes sensors 6 ........ N, which provide electrical signals indicative of, for example, the temperature of the engine, the vacuum in the intake manifold, etc.

De pulsvormschakeling 5 en de sensoren 6 tot N zijn 30 verbonden met een electronische stuur- en opdrachteenheid, in zijn totaliteit met 10 aangegeven. Dit stelsel omvat ingangsschakelingen 11, een rekeneenheid 12, geheugenschakelingen 13 en een aandrijftrap van hoog vermogen aangegeven met 14. Deze aandrijftrap is verbonden met de ontsteekbougies CC via een ontsteektransformator T, waarvan de windin-35 gen zijn aangegeven met W1 en W2, alsmede een roterende verdeler D.The pulse shaping circuit 5 and the sensors 6 to N are connected to an electronic control and command unit, indicated in its entirety by 10. This system comprises input circuits 11, a calculating unit 12, memory circuits 13 and a high-power driving stage indicated by 14. This driving stage is connected to the ignition spark plugs CC via an ignition transformer T, the windings of which are indicated by W1 and W2, as well as a rotary divider D.

Op basis van de gegevens aanwezig in de signalen die geleverd worden door de pulsvormschakeling 5 en door de sensoren 6 tot N kan de stuur- en opdrachteenheid 10, met behulp van bekende middelen de energie-omberging in de spoel W1 van de ontsteektransformator 320 2 1 42 4 v 4 induceren en daarmee, via de verdeler D, de bekrachtiging van de ont-steekbougies van de motorcilinders met een voorontsteking die variabel is overeenkomstig de vooraf gevormde modaliteiten die verband houden met de doorgang door het bovenste dode punt van de zuigers van de 5 motor.On the basis of the data present in the signals supplied by the pulse shaping circuit 5 and by the sensors 6 to N, the control and command unit 10 can, using known means, convert the energy conversion into the coil W1 of the ignition transformer 320 2 1 42 4 v 4 and thereby, via distributor D, energize the ignition spark plugs of the engine cylinders with a pre-ignition variable according to the preformed modalities associated with the passage through the upper dead center of the pistons of the 5 motor.

De stuur- en opdrachteenheid 10 omvat verder monitor-schakelingen 15, aangesloten op de uitgang van de pulsvormschakeling 5. Deze schakelingen 15, die bijvoorbeeld kunnen zijn uitgevoerd als bi-stabiele geheugeninrichtingen (flip-flop) en gevoelig zijn voor de 10 eerste puls van het signaal B geleverd door de vormschakeling 5 na elke start van de motor en die reageren op de voorflank respektievelijk de achterflank van de genoemde eerste puls, leveren een eerste en tweede opdrachtsignaal aan de aandrijfschakeling 14, via een OF-poort 16, opgenomen tussen de rekeneenheid 12 en de genoemde aandrijfschakeling. 15 Het eerste opdrachtsignaal dat aan de aandrijfschakeling 14 wordt geleverd induceert de aanvang van de energie-opberging van de spoel W1 in de ontsteektransformator. De stroom in deze spoel neemt snel toe, zoals wordt aangegeven door de eerste driekhoekige puls van de krommevorm C in fig. 2. Het tweede opdrachtsignaal, geleverd aan de aandrijfmoduul 20 door de monitorschakelingen 15 induceert via de verdeler de bekrachtiging, van de ontsteekbougies behorende bij de cilinders waarin de zuigers dichter bij het bovenste dode punt liggen en ontsteking optreedt, daarmee nagenoeg samenvallend met de achterflank van de eerste puls van het signaal B. Op deze wijze zal bij het starten van de motor de rota-25 tiehoek die de motor moet doorlopen voor in de startfase een nuttige explosie optreedt minimaal worden.The control and command unit 10 further comprises monitor circuits 15, connected to the output of the pulse shaping circuit 5. These circuits 15, which can for instance be designed as bi-stable memory devices (flip-flop) and are sensitive to the first pulse of the signal B supplied by the shaping circuit 5 after each engine start and which respond to the leading edge and the trailing edge of said first pulse, respectively, supply a first and second command signal to the driving circuit 14, via an OR gate 16, included between the computer 12 and said drive circuit. The first command signal which is supplied to the driving circuit 14 induces the commencement of the energy storage of the coil W1 in the ignition transformer. The current in this coil increases rapidly, as indicated by the first triangular pulse of the curve shape C in Fig. 2. The second command signal, supplied to the drive module 20 by the monitor circuits 15, induces, via the distributor, the excitation of the ignition spark plugs for the cylinders in which the pistons are closer to the top dead center and ignition occurs, thereby almost coinciding with the trailing edge of the first pulse of the signal B. In this way, when the engine is started, the angle of rotation which the engine must go through before a useful explosion occurs in the starting phase.

Het hierboven besprokene wordt mogelijk gemaakt door het feit dat bij het starten de duur van de pulsen van het signaal geleverd door de vormschakeling 5 voldoende is om in de spoel W1 energie 30 op te kunnen bergen die voldoende is voor het induceren van de vonk.The above discussed is made possible by the fact that upon starting, the duration of the pulses of the signal supplied by the shaping circuit 5 is sufficient to store in the coil W1 energy 30 sufficient to induce the spark.

Vervolgens gaat de stuur- en opdrachteenheid 10 op de gebruikelijke normale wijze functioneren, met automatische sturing van de voorontsteking, zodat bij de volgende ontsteking de stroom in de primaire wikkeling van de ontsteektransformator zal gaan vloeien met 35 een voorontsteking At ten opzichte van het passeren van het bovenste dode punt, wat wordt aangegeven door de kromme vorm C in fig. 2 (volgens de driehoekige puls).Subsequently, the control and command unit 10 starts to function in the usual normal manner, with automatic control of the pre-ignition, so that with the next ignition the current in the primary winding of the ignition transformer will flow with a pre-ignition At with respect to the passing of the top dead center, which is indicated by the curve shape C in fig. 2 (according to the triangular pulse).

In geval de stuur- en opdrachteenheid 10 wordt uitgevoerd als geïntegreerde schakeling kunnen de monitorschakelingen 15 in • ·ν ,ιρ · e 6- - ..· ‘ 5In case the control and command unit 10 is designed as an integrated circuit, the monitor circuits 15 in • · ν, ιρ · e 6- - .. · "5

CC

de eenheid worden geïntegreerd. Ook kunnen deze schakelingen afzonderlijk en gescheiden van de genoemde eenheid worden uitgevoerd.integrated into the unit. These circuits can also be carried out separately and separately from the said unit.

In fig. 3 is een gewijzigde uitvoeringsvorm van het stelsel van fig. 1 weergegeven met een statische verdeler, dat wil zeg-5 gen zonder een roterende verdeler, voor een viertaktmotor met vier cilinders.In Fig. 3, a modified embodiment of the system of Fig. 1 is shown with a static distributor, ie without a rotary distributor, for a four-stroke four-cylinder engine.

De toonwielsensor 101 omvat twee opnemers 4, 104 op 180®, die samenwerken met een enkel wiel 2 voorzien van een enkele nok 3: deze opnemers zijn verbonden met de stuur- en opdrachteenheid 10 10 door respektievelijke pulsvormschakelingen 5, 105. De laatste zijn aangesloten op twee secties 115a_, 115b, van een waarneemschakeling 115.The tonewheel sensor 101 comprises two sensors 4, 104 on 180®, which cooperate with a single wheel 2 provided with a single cam 3: these sensors are connected to the control and command unit 10 10 by pulse shaping circuits 5, 105, respectively. The latter are connected on two sections 115a_, 115b of a sensing circuit 115.

Deze secties zijn identiek aan elkaar en komen overeen met de waarneemschakeling 15 in fig. 1. De uitgangen van de twee secties van de schakeling 115 zijn verbonden met respektievelijke ingangen van twee 15 OF-schakelingen 16, 116, aan de andere ingang van elk waarvan een bijbehorende uitgang van een rekeneenheid 12 is aangesloten: de uitgangen van de genoemde OF-schakelingen zijn verbonden met de twee secties van de aandrijfschakeling 114, die een respektievelijke ontsteektransforma-tor T sturen.These sections are identical to each other and correspond to the sensing circuit 15 in Fig. 1. The outputs of the two sections of the circuit 115 are connected to respective inputs of two OR circuits 16, 116, at the other input of each of which an associated output of a computing unit 12 is connected: the outputs of said OR circuits are connected to the two sections of the driving circuit 114, which control a respective ignition transformer T.

20 De werking van het stelsel in fig. 3 is in hoofdzaak analoog aan dat van het stelsel in fig. 1: de duplikatie van de opnemers, van de pulsvormers, van de kanalen of secties van de waarneemschakeling 115 en van de OF-schakelingen is eenvoudig het gevolg van het feit, dat bij afwezigheid van een roterende mechanische verdeler de 25 aandrijfschakeling 114 moet worden "medegedeeld" welke de "bank" of groep van cilinders is waarin deze schakeling de eerste vonk moet opwekken. Om deze reden worden twee opnemers toegepast, êén samenwerkend met een eerste groep van twee cilinders (zuigers) de andere met de · tweede groep.The operation of the system in Fig. 3 is essentially analogous to that of the system in Fig. 1: the duplication of the sensors, of the pulse formers, of the channels or sections of the sensing circuit 115 and of the OR circuits simply due to the fact that in the absence of a rotary mechanical distributor, the driving circuit 114 must be "communicated" which is the "bank" or group of cylinders in which this circuit is to generate the first spark. For this reason, two sensors are used, one cooperating with a first group of two cylinders (pistons) the other with the second group.

30 Zoals hierboven is vermeld, geldt voor alle uitvoe ringsvormen dat de referentiepunten van het roterende orgaan 2 kunnen samenwerken met een ander referentiepunt van de bijbehorende zuigers voor of achter het bovenste dode punt.As noted above, for all embodiments, the reference points of the rotary member 2 may co-operate with another reference point of the associated pistons in front of or behind the top dead center.

Vanzelfsprekend blijft het principe van de uitvinding 35 hetzelfde, kunnen de uitvoeringsvormen en details aanzienlijk worden gevarieerd ten opzichte van wat is beschreven en weergegeven, wat dan ook puur als niet-beperkend voorbeeld moet worden opgevat, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.Of course, the principle of the invention remains the same, the embodiments and details can be varied considerably from what has been described and shown, which should therefore be taken purely as a non-limiting example, without departing from the scope of the invention.

350 2 1 ^-0350 2 1 ^ -0

Claims

1. Electronic ignition system with automatic pre-ignition control for carburettor engines, comprising: - first sensor means (6 to N) designed to provide electrical signals indicative of engine operating states, - second sensor means ( 1 to 5; 101 to 105) designed to detect the passing of a piston or group of pistons from the top dead center, designed to generate a signal ON (OFF) with two on successive level switching operations separated by a time interval proportional to the rotation speed of the engine each time a piston or group of pistons crosses the top dead center, - an electronic control and command unit (10) connected to the first and second sensor means (6 to N; 1 to 5; 101 to 105) and configured for energizing, via at least one ignition transformer (T) of the ignition spark plugs (CC) of a cylinder the or group of 20 cylinders with variable pre-ignition depending on the signals provided by said first sensor means (6 to N) related to passing the top dead center of the associated piston or group of pistons, characterized in that 25. the system is additionally provided with monitor means (15; 115), which are sensitive to the first signal provided by said second sensor means (1 to 5; 101 to 105) after an engine start and designed to provide a first and a second control signal in response to the first and the second switching operation of said first signal, respectively, and - that said control and command unit (10) is arranged in advance for controlling the storage of the energy in said at least one ignition transformer (T) and energizing the spark plug or spark plugs (CC) associated with the piston or group of 35 pistons when said sensing means (15; 115) provide said first and second control signals, respectively, causing the engine's angle of rotation for the first start explosion to a minimum is reduced.

System according to claim 1, characterized in that said monitor means consist of memory circuits (15; 115) of said control and command system (10), the state of which can be changed in response to the first and second switching operation of the first signal supplied by the second 5 sensor means (1 to 5; 101 to 105) after each engine start.

System according to claims 1 or 2, provided with a rotating distributor (D), characterized in that the said second monitor means (1 to 5) comprise a tone wheel sensor (1; 2 to 4) coupled to the shaft of the motor , and a pulse shaping circuit 10 (5) connected to the output of said tonewheel sensor (1; 2 to 4).

System according to claims 1 or 2, provided with static distribution means, characterized in that said second monitor means consist of a tonewheel sensor (101) with two sensors (4; 104) co-operating with a single rotating member (2) with detectable references (3) coupled to the motor shaft, the outputs of said sensors (4; 104) being connected to the input of the respective pulse shaping circuits (5; 105). <c ******* 850 2 1 4 S