DE1751438C3 - Anordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine, bei der ein vorzugsweise kontaktloser Geber in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine mindestens einen einen in der Zündanlage befindlichen elektronischen Schalter betätigenden Steuerimpuls abgibt und bei der es einen mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters verbundenen Komparator zum Vergleich zweier elektrischer Größen gibt, von denen die eine von Betriebsparametern abhängig ist.

Aus der US-PS 33 14 407 ist bereits ein Zündungssystem bekannt, bei dem von einem einzigen Steuerimpuls eines Pulsgenerators ein Sägezahngenerator angestoßen und dessen ansteigende Spannung in einem Komparator mit einer von den Motoreinflußgrößen abhängigen Spannung vergli lien wird. Ein Impuls für die Zündanlage wird dann ausgelöst, wenn beispielsweise die vom Sägezahngenerator abgegebene Spannung die von den MotoreinfluDgrößen abhängige Spannung erreicht hat. Eine solche Schaltungsanordnung ist sehr störanfällig gegenüber Bauteilealterungen, da die Flankensteilheit des Sägezahngenerators in hohem Maße von den Werten der verwendeten Bauelemente abhängt Eine Änderung dieser Werte, die aufgrund der hohen Beanspruchung im Kraftfahrzeug leicht eintreten

S kann, bewirkt eine Veränderung der Flankensteilheit des Sägezahngenerators und damit eine Verschiebung des Zündzeitpunktes. Des weiteren ist es bekannt, mittels Spannungsimpulsen einen Kondensator aufzuladen. Danach wird beim Erreichen einer gewissen vorgegebenen Spannung ein Impuls ausgelöst und der Kondensator entladen. Nach dem Entladevorgang verbleibt eine Restspannung im Kondensator und der Aufladevorgang beginnt von neuem. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die in dem Kondensator verbleibende Restspannung nicht festgelegt werden kann, sondern von den unterschiedlichsten Einflußgrößen wie beispielsweise Temperatur und Feuchtigkeit abhängt Der Aufladevorgang erfolgt daher von einer immer variierenden Restspannung aus, so daß der Beginn der Zündung nicht eindeutig definiert ist.

Diese Nachteile und Schwierigkeiten werden durch die Erfindung überwunden, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß ein zweiter kontaktloser Geber angebracht ist, durch den pro Kurbelwellenumdrehung mehrere Impulse erzeugbar und einer Integrierstufe zuführbar sind, daß durch den erster Geber die Integrierstufe rücksetzbar ist und daß die zweite nicht parameterabhängige elektrische Größe am Ausgang der Integrierstufe entnehmbar ist.

Beim nachfolgenden Komparator wird die aufintegrierte Spannung mit einer von den Betriebsparametern abhängigen Spannung verglichen und ein Impuls abgegeben, wenn die aufintegrierte Spannung den Wert der von den Betriebsparametern abhängigen Spannung erreicht hat. Die Impulse zur Aufintegration der Integrierstufe werden dabei von einem kontaktlosen Geber erzeugt, durch den pro Kurbelwellenumdrehung mehrere Impulse erzeugbar sind. Mittels eines weiteren Gebers wird die Integrierstufe zurückgesetzt. Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß durch die Digitalisierung der Ladespannung des Integriergliedes Änderungen der Bauelementedaten keine Rolle mehr spielen. Durch die Verwendung eines weiteren Impulsgebers zum Rücksetzen des Integriergliedes wird des weiteren erreicht, daß die Aufladung des Integrierers von einem definierten Spannungswert aus erfolgen kann. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, die einzelnen Baugruppen einfach und preisgünstig aufzubauen sind, da sie größtenteils als integrierte Schaltungen zur Verfügung stehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders günstig ist es, dem Ausgang des Komparators ein bistabiles Kippglied nachzuschalten, dessen erster Eingang mit dem Komparator und dessen zweiter Eingang mit dem ersten Geber in Verbindung steht. Dem bistabilen Kippglied ist der Schalter der Zündanlage nachgeschaltet. Zum Rücksetzen der Integrierstufe ist es je nach Ausführung vorteilhaft, den Komparator zu verwenden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine sehr

genaue Einstellbarkeit des Zündzeitpunktes möglich, so daß ein optimaler Wirkungsgrad des Motors erzielt werden kann. Der von dem kontaktlosen Geber ausgehende Steuerimpuls sperrt über den Komparator in Abhängigkeit von der Generatorspannung und der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle den elek-

tronischen Schalter, wodurch der Entladevorgang in der Zündanlage eingeleitet und damit der Zündfunke ausgelöst wird. Das öffnen des elektronischen Schalters — dies leitet den Ladevorgang in der Zündanlage ein — kann in einfacher Weise ebenfalls durch den Komparator erfolgen, und zwar durch geeignete Wahl der Impulsdauer des vom Komparator ausgehenden Impulses, der zu diesem Zweck beispielsweise ein monostabiles Kippglied enthält Das Öffnen des elektronischen Schalters erfolgt also über die Endflanke ι ο des Impulses. Bei einer solchen Ausführung ist somit das Zeitintervall zwischen dem Sperren und öffnen des elektronischen Schallers konstant und nicht drehzahlabhängig; sein Maximum bemißt sich nach der größten auftretenden Drehzahl. Ist es jedoch erwünscht, daß der bei niederen Drehzahlen auftretende höhere Zündspannungsbedarf ausgeglichen werden soll, mit anderen Worten, daß bei kleinen Drehzahlen das Zeitintervall vergrößert werden soll, so empfiehlt es sich, das Öffnen des elektronischen Schalters über ein bistabiles Kippglied vorzunehmen, dessen Eingänge von dem Komparator und von einem weiteren, von dem kontaktlosen Geber abgegebenen Steuerimpuls ausgesteuert werden. Durch Aussteuern des Kippgliedes durch den Komparator kippt dieses in einen seiner beiden stabilen Zustände und gibt dann eine Spannung ab, die den elektronischen Schalter sperrt; bei E nfall des zweiten Steuerimpulses kippt das Kippglied in seinen anderen stabilen Zustand und gibt dann eine Spannung ab, die den elektronischen Schalter öffnet.

Das Abschalten des Generators kann grundsätzlich durch den Komparator bzw. durch den vom Komparator ausgehenden und den elektronischen Schalter mittelbar oder unmittelbar steuernden Impuls erfolgen, wobei der Abschaltzeitpunkt entweder der Anstiegsflanke oder der Endflanke des Impulses zugeordnet werden kann. Insbesondere in den Fällen, in denen zum Öffnen des elektronischen Schalters ein zweiter Steuerimpuls verwendet wird, wird am zweckmäßigsten dieser zweite Steuerimpuls auch zum Abschalten des Generators benutzt werden. Dies hat den Vorteil eines einfachen und billigen Aufbaues.

Der eine mit dem Kurbelwellendrehwinkel proportional wachsende Spannung liefernde Generator besteht am zweckmäßigsten aus einem kontaktlosen, einen kraft- oder formschlüssig mit der Kurbelwelle verbundenen Rotor und einen den Schaltkreis enthaltenden Ständer aufweiienden Impulsgeber und einem in Serie geschalteten monostabilen Kippglied und einem Integrierglied. Für den kontaktlosen Geber eignen sich die bekannten induktiven und kapazitiven Geber, Lichtimpulsgeber und andere. Das mit dem Geber bzw. dem Ständer des Gebers in Reihe geschaltete monostabile Kippglied formt die vom Geber kommenden Impulse in solche mit einer definierten Spannung-Zeit-Fläche bzw. Strom-Zeit-Fläche um, die das Integrierglied über den wachsenden Kurbelwellendrehwinkel addiert. Hierbei entsteht eine treppenförmige Sägezahnspannung. Die am Ausgang des Integriergliedes liegende Summenspannung wird dann im Komparator mit der von den Einflußgrößen gesteuerten Spannungsquelle herrührenden Spannung verglichen. Ein so aufgebauter Generator hat den Vorteil, daß er bzw. das in ihm enthaltene monostabile Kippglied gleichzeitig zur Drehzahlmessung benutzt werden kann, so daß für die Einflußgröße »Drehzahl« ein zusätzliches Meßelement entfallen kann. Falls die vom Geber erzeugte Impulsfolge für eine direkte Aussteuerung des monostabilen Kippgliedes nicht geeignet ist, sei es wegen zu geringer Leistung, sei es wegen der Impulsform, kann zwischen den Impulsgeber und das monostabile Kippglied in bekannter Welse ein Impulsformer und/oder ein Verstärker eingeschaltet werden. Das Ein- bzw. Ausschalten des Generators kann durch entsprechendes Aussteuern des monostabilen Kippgliedes oder bei Vorhandensein eines Verstärkers und/oder eines Impulsformers durch Aussteuern eines dieser beiden Bauelemente vorgenommen werden. Am vorteilhaftesten erfolgt das Ein- und Ausschalter! jedoch durch Aussteuern des Integriergliedes, da dies nach dem Abschalten ein besonders einfaches Zurücksetzen des Integriergliedes auf Nullpotential erlaubt

Die Genauigkeit der Zündzeitpunkteinstellung kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung je nach Erfordernis in den von den den Zündzeitpunkt verändernden Einflußgrößen gegebenen Grenzen durch die im Integrierglied erzeugte treppenförmige Sägezahnspannung variiert werden, und zwar über die Anzahl der vom Impulsgeber erzeugten und dem Integrierglied zugeführten Spannungsimpulse. Die Genauigkeit der Zündzeitpunkteinstellung wächst dabei mit der Anzahl der abgegebenen Impulse, d. h. mit kleiner werdendem Potentialunterschied zwischen den einzelnen Treppenstufen der Sägezahnspannung, da dann ein besonders exakter Vergleich der vom Integrierglied abgegebenen Summenspannung mit der von der steuerbaren Spannungsquelle herrührenden Spannung möglich ist. Auf der anderen Seite nimmt mit wachsender Impulsanzahl der fertigungsechnische Aufwand erheblich zu. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, einen Impulsgeber zu verwenden, der pro Kurbelwellendrehwinkelgrad einen Impuls erzeugt. Mit einem solchen Impulsgeber bzw. Generator wird bei einem relativ geringen technischen Aufwand eine für die meisten Anwendungsfälle genügende Genauigkeit der Zündzeitpunkteinstellung erreicht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung hingewiesen, in der ein Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild dargestellt ist.

In dem Blockschaltbild ist der eine mit dem Kurbelwellendrehwinkel proportional wachsende Spannung Liefernde Generator mit G bezeichnet Er besteht au:> dem kontaktlosen Geber Gf₂, dem Verstärker V2, der die vom Geber GEi kommenden Impulse verstärkt, dem Impulsformer IFi, der die vom Verstärker V₂ kommenden Impulse in Rechteckimpulse umformt, einem monostabilen Kippglied MK, das die Rechteckimpulse in solche mit einer definierten Spannung-Zeit-Fläche bzw. Strom-Zeit-Fläche umformt, und einem Integrierglied IG, das die ankommenden Impulse über den Kurbelwellendrehwinkel addiert. Der Generator G ist mit einem der beiden Eingänge des Komparator^ K verbunden. Der andere Eingang des Komparator.-. K steht mit der von den den Zündzeitpunkt verändernden Einflußgrößen E steuerbaren Spannungsquelle Q in Verbindung. Der Komparator K arbeitet auf ein bistabiles KJppglied BK, dessen Ausgang mit dem elektronischen Schalter der Zündanlage Z verbunden ist. Der die Steuerimpulse erzeugende Geber GFi, der am zweckmäßigsten mit dem Geber GC. eine Einheit bildet, ist über einen Verstärker Vi und einen Impulsformer /Fi rnii dem Integrierglied /G und dem bistabilen Kippglied BK verbunden.

Anhand des Blockschaltbildes sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert. Für die folgende Betrachtung sei dabei ein Anfangszustand

definiert, bei dem der elektronische Schalter der Zündanlage Z offen ist, d. h. sich die Zündanlage Z im Ladezustand befindet; der Generator G ist abgeschaltet. Der proportional zur Kurbelwellendrehzahl umlaufende Rotor des Gebers GEi bewirkt die Abgabe des ersten Steuerimpulses vom Geber GEi. Der Steuerimpuls wird verstärkt und umgeformt und schaltet den Generator G bzw. das Integrierglied IG des Generators G ein. Da das bistabile Kippglied BK sich bezüglich des Gebers GEi bereits im gekippten Zustand befindet, wird die stabile '° Lage des Kippgliedes BK durch den ersten Steuerimpuls nicht beeinflußt. Der eingeschaltete Generator G bzw. das Integrierglied IG addiert die vom Geber GE2 kommenden Impulse über den Kurbelwellendrehwinkel, und der Komparator K vergleicht die am Ausgang des Integriergliedes IG auftretende Summenspannung mit der Spannung der Spannungsquelle Q, deren Höhe der Summe der einzelnen Einflußgrößen Ε— Drehzahl, Temperatur, Belastung, Kraftstoff etc. — entspricht. Als Spannungsquelle kann ein den vorliegenden Erfordernissen entsprechend vereinfachter Prozeßrechner verwendet werden. Bei Erreichen eines bestimmten Spannungsverhältnisses — das Spannungsverhältnis sei beispielsweise gleich 1 gesetzt, — gibt der Komparator K einen Impuls an das bistabile Kippglied BK, das in seine andere stabile Lage kippt und damit den elektronischen Schalter in der Zündanlage Z sperrt, wodurch der Ladevorgang abgebrochen, der Entlade-Vorgang eingeleitet und der Zündfunke erzeugt wird. Nunmehr gibt der Geber GEi seinen zweiten Steuerimpuls ab, der über den Verstärker Vi und den Impulsformer /Ei den Generator abschaltet, bzw. das Integrierglied /G ausschaltet und auf Nullpotential setzt und gleichzeitig das bistabile Kippglied BK in seine Ausgangslage zurückkippt, wodurch der elektronische Schalter in der Zündanlage Z wieder geöffnet und der Ladevorgang eingeleitet wird. Dann beginnt der Vorgang von neuem.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine, bei der ein vorzugsweise kontaktloser Geber in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine mindestens einen einen in der Zündanlage befindlichen elektronischen Schalter betätigenden Steuerimpuls abgibt und bei der es einen mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters verbundenen Komparator zum Vergleich zweier elektrischer Größen gibt, von denen die eine von Betriebsparametern abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter kontaktloser Geber (CEi) angebracht ist, durch den pro Kurbelwei'enumdrehung mehrere Impulse erzeugbar und einer Integrierstufe (IG) zuführbar sind, daß durch den ersten Geber (GEi) die Integrierstufe (IG) rücksetzbar ist und daß die zweite nicht parameterabhängige elektrische Größe am Ausgang der !ntegrierstufe entnehmbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Komparators (K) und dem elektronischen Schalter ein bistabiles Kippglied (BK) geschaltet ist, dessen erster Eingang durch den Komparator und dessen zweiter Eingang durch den ersten Geber (GE\) steuerbar ist.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten der Integrierstufe (JG) der Komparator (/Qbenutztwird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten der Integrierstufe (IG) ein Impuls des ersten Gebers (GEi) Verwendung findet.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Geber (GEi) über einen Verstärker (V2), einen Impulsformer (IF2), ein monostabiles Kippglied (MK) und die Integrierstufe (IG) mit dem Komparator (K) in Verbindung steht.