DE2127674B2

DE2127674B2 - Elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2127674B2
Application number: DE2127674A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Takasago Hyogo Saita (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1974-02-21
Also published as: US3791364A; DE2127674C3; JPS5114976Y1; DE2127674A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elek- schine ausreichend starke Zündfunken erzeugt wer-

tronische Zündeinrichtungen mit Zündzeitpunktver- den. Bei niedrigen Betriebsdrehzahlen kann dann die

stellung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus 40 Zeit, in welcher Strom fließt, auf den niedrigsten

einem drehzahlabhängigen Impulsgeber, einer zum möglichen Grenzwert eingestellt werden. Der Strom

richtigen Zeitpunkt Zündsignale abgebenden Zünd- fließt dabei im wesentlichen unabhängig von der

zeitfeststellschaltung, ferner einer in Abhängigkeit Drehzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine nur

der Zündsignale durchschaltenden monostabilen während einer vorbestimmten festen Zeitdauer durch

Kippschaltung und einer in Abhängigkeit der Aus- 45 die Zündspule. Die thermischen Verluste in der

löscsignale der monostabilen Kippschaltung einen Zündspule Werden auf diese Weise auf einen mini-

Zündfunken erzeugenden Zündschaltung. malen notwendigen Wert reduziert.

Es sind bereits Zündanlagen bekannt, bei denen Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beim Zündzeitpunkt durch einen mechanisch betätigten steht darin, daß im leitenden Zustand des ersten Schalter oder einen von einem elektromagnetischen 50 Halbleiterelements der Kondensator aufgeladen ist, Steuergenerator erzeugten Stromimpuls ein vorher während im leitenden Zustand des zweiten Halbstromleitender Transistor gesperrt wird, der im Pri- leiterelements die Entladung des Kondensators stattmärstromkreis einer Zündspule angeordnet ist. Es ist findet.

ferner bekannt, zwischen einem mit der Kurbelwelle Die Erfindung soll nunmehr an Hand der folgender Brennkraftmaschine oder deren Nockenwelle 5.5 den Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung umlaufenden Steuergenerator und der Steuerelek- erläutert werden. Es zeigt

trode eines elektronischen Schalters frequenzabhän- Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips

gige Schaltelemente anzuordnen, mit denen die vom der Erfindung und

Steuergenerator gelieferte Steuerspannung mit zuneh- F i g. 2 ein schematisches Schaltdiagramm einer

mender Drehzahl phasenverschoben wird. Bei diesen 60 gemäß der Erfindung gebauten Zündeinrichtung,

bekannten Zündanlagen bleibt im gesamten Dreh- In Fig. 1 ist ein Diagramm zur Erläuterung des

zahlbereich der Stromflußwinkel konstant wobei un- Prinzips der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist auf

ter dem Stromflußwinkcl derjenige Winkel verstan- der Ordinatenachsc die Zeit und auf der Abszisse die

den wird, den die Kurbelwelle jeweils zurücklegt, so- Drehzahl einer Brennkraftmaschine dargestellt; eine

lange die Primärwicklung der Zündspule zur Vorbe- 65 Gerade A stellt die Zündcharakteristik von her-

reitung des nächsten Zündzeitpunkts vom Primär- kömmlichen Brennkraftmaschinen dar, bei denen der

strom durchflossen wird. Dies bringt jedoch den zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden

Nachteil mit sich, daß bei steigenden Drehzahlen die Funken mit zunehmender Drehzahl der Brennkraft-

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maschine stetig abnimmt. Eine weitere Gerade C geführten Reihenfolge in Serie geschaltet sind. Der stellt die Arbeitszeit eines monostabilen Multivibra- Transistor 14 besitzt eine an die Kathodenelcktrode tors dar, welcher in Verbindung mit einer herkömm- der Diode 12 angeschlossene Basiselektrode, eine an liehen Zündeinrichtung verwendet werden kann. Die Erde angeschlossene Emitterelektrode und eine über Arbeitszeit des monostabilen Multivibrators, wäh- 5 einen Kollektorwiderstand 16 an den positiven Anrend welcher derselbe sich in semistabilem Betriebs- Schluß einer Gleichstromquelle B angeschlossene zustand befindet, bleibt hinge^n trotz zunehmender Kollektorelektrode, wobei die Gleichstromquelle B Drehzahl der Brennkraftmaschine weitgehend unver- genauso wie der Signalgenerator 10 mit Erde verändert. Sobald der monostabile Multivibrator in den bunden ist. Die Kollektorelektrode des Transistors semistabilen Betriebszustand geschaltet ist. wird der io 14 ist ferner mit einem Kondensator 18 verbunden, dazugehörige Halbleiterschalter geöffnet und der welcher seinerseits an eine Anodenelektrode einer durch die Zündspule fließende Strom unterbrochen. Diode 20 und an eine Kathodenelektrode einer wei-Die Strom-Unterbrechungszeit der Zündspule ent- teren Diode 22 angeschlossen ist. Die Diode 20 ist spricht dabei der Arbeitszeit des monostabilen Multi- mit ihrer Kathodenelektrode an Erde angeschlossen, vibrators, welche von einer Drehzahländerung der 15 während die Anodenelektrode der Diode 22 mit der Brennkraftmaschine weitgehend unabhängig ist. Transistor-Kippschaltung MM verbunden ist.

Bei einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftma- Die Transistor-Kippschaltung MM ist als monoschine ist die Zeit, in der Strom durch die Zündspule stabiler Multivibrator ausgebildet, der einen NPN-fließt, bzw. die »Leitungszeit« gleich der Differenz Transistor 24 in Emitterschaltung aufweist, dessen der Ordinatenwerte der entsprechenden Punkte auf 20 Kollektorelektrode über einen Widerstand 26 mit den Geraden A und C, welche der Drehzahl der atm positiven Anschluß der Gleichstromquelle B Brennkraftmaschine entsprechen. Diese Leitungszeit während deren Basiselektroden mit der Anodenelekwird lang genug eingestellt, damit bei einer hohen trode der Dicde 22 verbunden und über einen Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine ein ausrei- Widerstand 28 an Erde angeschlossen ist. Die KoI-chend starker Zündfunke erzeugt wird. Die Zünd- 25 lektorelektrode des Transistors 24 ist weiterhin über spule wird über einen Versorgungsschaltkreis erreju, einen Widerstand 30 mit einer Basiselektrode eines dessen Zeitkonstante bei hohen und niedrigen Be- weiteren NPN-Transistors 32 verbunden. Die KoI-triebsdrehzahlen der Brennkraftmaschine unverän- lektorelektrode des Transistors 32 ist mit der Basisdert bleibt, so daß bei niedriger Betriebsdrehzahl der elektrode des Transistors 24, mit der aus einem Kon-Strom auch dann noch durch die Zündspule fließt, 3° densator 34 und einem Widerstand 36 bestehenden wenn eine ausreichend hohe elektromagnetische Reihenschaltung und über einen Kollektorwiderstand Energie in der Spule eingespeichert ist. Hierdurch 38 mit dem positiven Anschluß der Gleichstromquelwird dann in der Zündspule auf Grund des elektri- le B verbunden. Die Verbindung zwischen dem Konschen Widerstandes Wärme erzeugt, was zu einem densator 34 und der Basiselektrode des Transistors ungewünschten Temperaturanstieg in der Zündspule 35 24 ist über einen Widerstand 40 an den positiven führt. Anschluß der Gleichstromquelle B angeschlossen;

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden der Widerstand 36 liegt parallel zu einer Diode 42, die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Zünd- welche so gepolt ist, daß ein Entladungsstrom des einrichtungen dadurch beseitigt, daß die Zeit, in der Kondensators 34 durch sie hindurchfließen kann,
der durch die Zündspule fließende Strom unterbro- 40 Die Zündschaltung /C weist einen NPN-Transistor chen ist, bei niedrigerer Betriebsdrehzahl der zugehö- 44 in Emitterschaltung auf, dessen Basiselektrode rigen Brennkraftmaschine länger und bei höherer mit der Kollektorelektrode des Transistors 32 ver-Drehzahl der Brennkraftmaschine kürzer wird. Wie bunden ist, während die Kollektorelektrode einerseits insbesondere aus der GeradenB in Fig. 1 zu ersehen über eine Zener-Diode 46 mit Erde und andererseits ist, ändert sich die Unterbrechungszeit für die Zünd- 45 über die Primärwicklung einer Zündspule 48 mit der spule proportional zu einer Veränderung der Zeit- positiven Klemme der Gleichstromquelle B verbundaucr zwischen den Zündfunken relativ zu einer den ist; die Zündspule 48 besitzt noch eine Sekun-Drchzahländerung der Brennkraftmaschine, wie sie därwicklung, welche in an sich bekannter Weise mit durch die Gerade A in Fig. 1 dargestellt ist. Bei ho- der Brennkraftmaschine verbunden ist.
hen und niedrigen Betriebsdrehzahlen der Brenn- 5° Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltankraftmaschine wird der Zündspule ausreichend elck- Ordnung ist wie folgt: Die Kippschaltung MM bzw. tromagnetische Energie zugeführt, während gleich- der monostabile Multivibrator möge sich in stabilem zeilig die thermischen Verluste in der Zündspule ver- Zustand befinden, in dem der Transistor 4 leitend ist, ringert sind. während der Transistor 32 gesperrt ist; weiterhin

In Fig. ?. ist eine elektronische Zündeinrichtung 55 möge ein Basisstrom von der GleichstromquelleB für Brennkraftmaschinen gemäß der Erfindung dar- über den Widerstand 38 an den Schalttransistor 44 gestellt. Die dargestellte Zündeinrichtung weist eine angelegt sein, um diesen in leitenden Zustand zu ver-Feststellschaltung ID zur Feststellung der Zündzeit- setzen, damit Strom von der Gleichstromquelle B punkte, zu denen die zugehörige, nicht dargestellte durch die Primärwicklung der Zündspule 48 fließt. Brennkraftmaschine gezündet wird, eine Transi- 60 Der Kondensator 18 der Feststellschaltung ID wird stor-Kippschaltung MM und eine Zündschaltung IC dabei von der Gleichstromquelle ß über den Widerauf, stand 16 mit der in Fi g. 2 dargestellten Polarität ge-

Üie Feststellschaltung ID weist einen Signalgene- laden.

rator 10 herkömmlicher Bauart auf, der entspre- Wenn der Zeitpunkt erreicht ist, bei welchem die

chend der Drehzahl der Brennkraftmschine ein 65 nicht dargestellte Brennkraftmaschine einen Zünd-

Zündsignal zu jedem Zündzeitpunkt erzeugt. Weiter- funken erhalten soll, erzeugt der Signalgcnerator 10

hin weist die Feststcllschaltung ID eine Diode 12 ein Zündsignal. Dieses Zündsignal wird über die

und einen NPN-Transistor 14 auf, welche in der an- Diode 12 dem Transistor 14 zugeführt, welcher da-

durch in den leitenden Zustand gelangt. Der mit der dargestellten Polarität geladene Kondensator 18 entlädt sich dann über den Transistor 14, llrdc, ilen Transistor 24 und die Diode 22. Durch diese Entladung des Kondensators 18 gelangt der monoslabile Multivibrator in seinen für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhaltenen semislabilen Betriebszustand, in welchem der Transistor 24 auf Grund der Unterbrechung des Basisstroines gesperrt wird, während der Transistor 32 leitend wird. Sobald der Transistor 32 leitend ist, fließt Basisstrom in den Schaltlransistor 44, welcher dadurch nicht leitend bzw. gesperrt wird. Der durch die Zündspule 48 fließende Primärstrom wird unterbrochen, wodurch eine hohe Spannung an der Sekundärseite erzeugt wird, welche ausreicht, um an der Brennkraftmaschine einen Zündfunken zu erzeugen.

Der monostabil·· Multivibrator bleibt dann in dem semistabilcn Betriebszustand, bis der Kondensator 34 vollständig entladen ist. Solange der monostabile Multivibrator sich in diesem Betriebszustand befindet, ist der Transistor 44 gesperrt, so dall kein Strom durch die Zündspule 48 fließen kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Entladuiigs/.eit des Kondensators 34 entsprechend der Drehzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine zu steuern; die Entladungszeil bestimmt dann die Betriebszeit des monoslabilen Multivibrators, für die dieser in semistabilem Zustand bleibt. Der Widerstand 36 weist zu dies.'in Zweck einen hohen Widerslandswert auf und ist zusätzlich zu dem Kollektorwiderstand 38 des Transistors 32 in Reihe zu dem Kondensator 34 geschaltet, so daß die Schaltung bezüglich der Entladung des Kondensators 34 eine sehr große Zeitkonstante besitzt; weiterhin liegt der Widerstand 36 parallel zu der Diode 42, welche so gepolt ist, daß der Enlladungsstrom des Kondensators 34 durch sie hindurchfließl. Diese Maßnahme bewirkt, daß bei hoher Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine, in welchem Fall die Zwischenräume zwischen den einzelnen Zündfunken kurz sind, die elektrische Ladung an dem Kondensator 34 und die Entladungszeit abnimmt, weil die

ίο Diode 42 leitend ist und dadurch den Widerstand 36 kurzschließt. Bei niedriger Betiiebsdrehzalil nimmt hingegen die elektrische Ladung an dem Kondensator 34 zu, wodurch die Betriebszeit des monoslabilen Multivibrators im semistabilen Zustand verlängert wird. Eine Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine führt hingegen zu einer stetigen Abnahme der Zeit zwischen den einzelnen Zündfunken und dadurch auch zu einer Abnahme der elektrischen Ladung des Kondensators 34, woraus sich dann eine stetige Abnahme der Entladungszcit dieses Kondensators 34 ableitet.

Auf diese Weise ist eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen geschaffen worden, bei welcher ein durch die Zündspule fließender Strom bei niedrigcr Drehzahl der Brennkraftmaschine eine längere Unterbreelumgszeit und bei Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine kürzere Unterbrechimgszeit aufweist, wobei diese Festlegung durch die Betriebszeit des zugeordneten monostabilcn MuI-tivibralors erfolgt. Dies bedeutet, daß der durch die Zündspule fließende Strom für eine Zeildauer unterbrochen ist. welche proportional zu der Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine kürzer wird, wie es durch die Gerade B in F i g. I dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 für den Aufbau des magnetischen Feldes in der Patentansprüche: Zündspule zur Verfügung stehende Zeit stark verkürzt wird und deshalb die Zündleistung mit zuneh-

1. Elektronische Zündeinrichtung mit Zünd- mender Drehzahl kleiner wird.

Zeitpunktverstellung für Brennkraftmaschinen, 5 Es ist demzufolge eine Zündeinrichtung für Brennbestehend aus einem drehzahlabhängigen Impuls- kraftmaschinen bekannt (s. deutsche Patentschrift geber, einer zum richtigen Zeitpunkt Zündsignale 1 134 246), bei welcher mittels eines mit der Brennabgebenden Zündzeitfeststellschaltung, ferner kraftmaschine gekoppelten Stromerzeugers eine einer in Abhängigkeit der Zündsignale durch- drehzahlabhängige veränderliche Spannung erzeugt schaltenden monostabilen Kippschaltung und io wird, mit welcher die Verzögerungszeit eines Zeiteiner in Abhängigkeit der Auslösesignale der mo- gliedes so beeinflußt wird, daß der Stromflußwinkel nostabilen Kippschaltung einen Zündfunken er- bei höheren Drehzahlen wunschgemäß vergrößert zeugenden Zündschaltung, dadurch ge- wird. Es zeigt sich jedoch, daß das Vorsehen einer kennzeichnet, daß die monostabile Kipp- mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Stromerschaltung (MM) einen mit einem Kondensator 15 zeugers einen erheblichen zusätzlichen Aufwand be-(34) und einem Widerstand (36) versehenen Ver- dingt, wodurch wiederum die Störanfälligkeit einer zögerungskreis aufweist, dessen Ztitkonstante derartigen Zündeinrichtung vergrößert wird.

derart gewählt ist, daß der Kondensator (34) zwi- Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfin-

schen zwei aufeinanderfolgenden Zündsignalen dung, eine elektronische Zündeinrichtung für Brenn-

nicht vollkommen geladen ist und daß im Ent- 20 kraftmaschinen zu schaffen, bei welcher eine Vergrö-

(adekreis des Kondensators (34), parallel zu dem ßerung des Stromflußwinkels bei höheren Drehzah-

Widerstand (36), ein Halbleitergleichrichterele- len unter Vermeidung mechanischer Elemente er-

ment (42) vorgesehen ist, welches der Ableitung reicht wird,

des Entladestromes des Kondensators (34) dient. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

2. Elektronische Zündeinrichtung mit einer 25 die monostabile Kippschaltung einen mit einem Koneinen monostabilen Multivibrator mit zwei Halb- densator und einem Widerstand versehenen Verzögeleiterelementen enthaltenden Kippschaltung nach rungskreis aufweist, dessen Zeitkonstante derart geAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im lei- wählt ist, daß der Kondensator zwischen zwei aufeintenden Zustand des ersten Halbleiterelements anderfolgenden Zündsignalen nicht vollkommen ge-(24) der Kondensator (34) aufgeladen ist, wäh- 30 laden ist, und daß im Entladekreis des Kondensators, rend im leitenden Zustand des zweiten Halb- parallel zu dem Widerstand, ein Halbleitergleichrichleiterelements (32) die Entladung des Kondensa- terelement vorgesehen ist, welches der Ableitung des tors (34) stattfindet. Entladestromes des Kondensators dient.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auf

35 rein elektronische Weise die Zeit, in welcher Strom

durch die Zündspule fließt, so festgelegt werden, daß bei hohen Betriebsdrehzahlen der Brennkraftma-