DE2249322A1

DE2249322A1 - Elektronisch gesteuerte zuendanlage

Info

Publication number: DE2249322A1
Application number: DE2249322A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Drews; Peter Dipl Ing Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-10-07
Filing date: 1972-10-07
Publication date: 1974-04-11
Also published as: JPS4975929A; FR2163276A5; CH557470A; BE805741A; GB1448373A; US3890944A; NL7313733A; IT972948B

Description

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH₅. Stuttgart Elektronisch gesteuerte Zündanlage

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Zündanlage, insbesondere eine Transistor-Spulen-Zündanlage, für eine Brennkraftmaschine mit einer^den Zündzeitpunkt bestimmenden elektronischen Schalteinrichtung, die bei einem festgelegten Kurbelwellenwinkel eingeschaltet und nach Ablauf der von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine abhängigen Entladezeit eines Speicherkondensators zur Auslösung eines ZundVorgangs ausgeschaltet wird.

Es sind bereits-Zündanlagen dieser Art bekannt geworden, bei welchen ein in den Primärstromkreis einer Zündspule eingeschalteter Transistor im Zündzeitpunkt den aus einer Gleichstromquelle gelieferten Primärstrom der Zündspule unterbricht und von einem monostabilen Multivibrator gesteuert wird. Dieser Multivibrator wird in einem Steuer-.Zeitpunkt, der um den maximalen Verstellwinkel vor dem obe

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ren Totpunkt liegt, eingeschaltet und schaltet sich nach einer in Abhängigkeit von Drehzahl und Leistung der Brennkraftmaschine veränderbaren Verzögerungszeit selbst aus und bestimmt dadurch den Zündzeitpunkt. Die Lage des Zündzeitpunkts gegenüber dem oberen Totpunkt ergibt sich somit aus der jeweiligen veränderbaren Verzögerungszeit.

Bei diesen bekannten, mit elektronischer Zündverstellung anhand der veränderbaren Verzögerungszeit arbeitenden Zündanlage ergibt sich die Schwierigkeit, daß sich bei konstant gehaltener Verzögerungszeit der Zündzeitpunkt mit steigender Drehzahl mit kleiner werdendem Vorzündungswinkel dem oberen Totpunkt umso mehr nähert, je höher die Drehzahl ansteigt. Es ergibt sich somit ein komplizierter Zusammenhang zwischen dem erreichbaren Vorzündungswinkel, der jeweiligen Drehzahl und der zu diesen beiden Größen gehörenden Verzögerungszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zu wesentlich einfacheren Zusammenhängen führende Verstelleinrichtung für den Zündzeitpunkt zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die den jeweiligen Zündzeitpunkt bestimmende elektronische Schalteinrichtung in einer Zündanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungs gemäß eine erste Konstantstromquelle für die Ladung sowie eine zweite Konstantstromquelle für die Entladung des Speicherkondensators enthält und daß ferner die erste Konstantstromquelle während eines festgelegten Drehwinkels der Kurbelwelle eingeschaltet gehalten wird. Hierdurch ist es möglich, daß bei unverändert gehaltenen Stromwerten der beiden Konstantstromquellen das Verhältnis der Entladezeit zur Ladezeit des Speicherkondensators von der Drehzahl unabhängig ist und demzufolge einen konstant bleibenden Vorzündungswinkel ergibt. Von diesem Grundgedanken der Erfindung ausgehend, kann der Vorzündungswinkel ge-

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genüber dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle in einfacher Weise dadurch verändert werden, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Stromstärke der ersten und/oder der zweiten Konstantstromquelle in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter veränderbar ist. Vorteilhaft kann zur Veränderung des Vorzündungswinkels die Drehzahl und/oder der Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine verwendet werden.

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Transistor-Spulen-Zündanlage,

Fig. 2 ein Zeitschaubild für verschiedene, in der Zündanlage nach Fig. 1 sich abspielende Vorgänge und

Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltschema für die in der Zündanlage, nach Fig. 1 vorgesehene Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung.

Die Zündeinrichtung nach Fig. 1 enthält einen Drehzahl- bzw. Winkelgeber 11, der aus vier auf der Schwungscheibe der nicht dargestellten Brennkraftmaschine an jeweils um 90° versetzten gegenüberliegenden Stellen sitzenden Dauermagneten und einer diesen gegenüberliegenden, feststehenden Induktionsspule 12 besteht, in welcher bei jeder Kurbelwellenumdrehung der Brenn- ' kraftmaschine vier Triggerimpulse 13 von den Dauermagneten ausgelöst werden. Die Triggerimpulse 13 werden in der aus Fig» 3 ersichtlichen Weise dem Eingang einer Impulsformerstufe 15 über eine Diode 16 zugeführt. Die Impulsfor-

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merstufe 15 enthält einen monostabilen Multivibrator mit einem Eingangstransistor 17 und einem Ausgangstransistor l8, einem Zeitglied bestehend aus einem Koppelkondensator 19 und einem Entladewiderstand 20, sowie mit einem Ladetransistor 21 für den Koppelkondensator. Der Eingangstransistor 17 ist im Ruhezustand gesperrt und wird jeweils durch die positive Halbwelle eines Triggerimpulses 13 stromleitend gemacht. Hierbei wird mit der auf dem Koppelkondensator 19 sitzenden Ladung der Ausgangstransistor 18 für eine etwa eine Millisekunde andauernde Standzeit gesperrt. Diese instabile Kipplage dauert so lange an, bis sich der Koppelkondensator 19 praktisch entladen hat. Während der Standzeit des monostabilen Multivibrators wird der Eingangstransistor 17 auch nach dem Verschwinden der positiven Halbwelle eines Triggerimpulses 13 noch stromleitend gehalten, weil dann über den Arbeitswiderstand 22 des gesperrten Ausgangstransistors 18 und einen Rückkopplungsv/iderstand 23 der Basis des Eingangstransistors 17 ein ausreichend großer Basisstrom zugeführt werden kann. Sobald die Ladung des Koppelkondensators 19 sich ausgeglichen hat, kehrt der Ausgangstransistor 18 in seinen ursprünglichen stromleitenden Zustand zurück, wobei er gleichzeitig den Eingangstransistor 17 sperrt.

An den Ausgangstransistor 18 ist über einen aus zwei Widerständen 25 und 26 bestehenden Spannungsteiler ein Verstärkungstransistor 27 angeschlossen, der dazu dient, einen Frequenzteiler 30 zu steuern, der praktisch·als bistabiler Multivibrator ausgebildet ist und einen ersten Transistor 31 sowie einen zweiten Transistor 32 aufweist.

Die beiden Transistoren 31 und 32 sind vom npn-Typ und liegen mit ihren Emittern an der gemeinsamen Minusleitung 33, die an dem Minuspol einer nicht dargestellten Sammlerbatterie angeschlossen ist. An ihren Kollektoren sind die beiden Transistoren über je einen Arbeitswiderstand J>h bzw.

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mit einer gemeinsamen Plusleitung 36 verbunden. Ihre Basen sind über Kreuz durch je einen Rückkopplungswiderstand 37 bzw. 38 an den Kollektor des anderen Transistors angeschlossen, wobei sie außerdem über einen Basisableitwiderstand 39 bzw. 40 mit der Minusleitung 33 in Verbindung stehen. Außerdem sind die Basen der Transistoren jeweils mit- der Anode einer Diode 4l bzw. 42 verbunden, deren Kathoden über je einen Differenzierkondensator 43 bzw. 44 an den Kollektor des Verstärkungstransistors 27 angeschlossen sind.

Die beiden Transistoren 31 und 32 befinden sich jeweils in zueinander entgegengesetztem Leitungszustand. Bei jeder der positiven Halbwellen der Triggerimpulse 13 vjird der Verstärkungstransistor 27 stromleitend. Dies hat zur Folge, daß derjenige der beiden Transistoren 31 und 32, welcher bisher stromleitend war, nunmehr in seinen Sperrzustand übergeht, wohingegen der andere stromleitend wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß jeweils einer der Triggerimpulse den einen der beiden Transistoren 31 und 32 stromleitend macht und der nächste Triggerimpuls dann den anderen Transistor in seinen stromleitenden Zustand bringt. Demzufolge entsteht am Kollektor des Transistors 32 ein mäanderförmiger Spannungsverlauf, wie er in Fig. 1 durch den Kurvenzug 45 angedeutet ist.

Am Kollektor des ersten Transistors 31 hingegen entsteht eine zur Spannung 45 gegenphasige Spannung, die zur Steuerung eines Schalttransistors 46 verwendet ist. Dieser stellt an seinem Kollektor eine zweite Schaltspannung 47 zur Verfügung, die gleichphasig zur ersten Schaltspannung 45 ist.

Die erste Sehaltspannung 45 wird erfindungsgemäß zur Steuerung einer elektronischen Schalteinrichtung 50 verwendet. Diese enthält einen Speicherkondensator C, der jeweils während eines Drehwinkels von 90° der Kurbelwelle, nämlich

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solange die Schaltspannung 45 bei gesperrtem Transistor 32 positive Potentialwerte aufweist, mit einem konstanten Ladestrom Ja geladen wird. Im unmittelbaren Anschluß an diesen Ladevorgang erfolgt die Entladung des Speicherkondensators C mit einem Entladestrom Je, dessen jeweilige Größe von der Drehzahl η der Brennkraftmaschine und dem in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine herrschenden Ansaugdruck ρ abhängt .

Im einzelnen enthält die Schalteinrichtung 50 einen als Ladestromquelle dienenden Transistor 51 vom pnp-Typ, der mit seinem Emitter über einen Emitterwiderstand 52 an die Plusleitung 36 angeschlossen ist. Sein Kollektor ist mit einer der beiden Elektroden des Speicherkondensators C verbunden, während seine Basis an den Verbindungspunkt zweier Arbeitswiderstände 53 und 54 angeschlossen ist, die zu einem Steuertransistor 55 vom npn-Typ gehören. Dieser liegt mit seinem Emitter an der Minusleitung 33 und ist mit seiner Basis über einen Koppelwiderstand 56 an den Kollektor des Transistors 32 angeschlossen. Jeweils während der über ein Viertel einer Kurbelwellenumdrehung sich erstreckenden Sperrperioden dieses Transistors wird der Steuertransistor 55 stromleitend gehalten und macht dann auch den Ladetransistor 51 stror.leitend, so daß dieser dem Speicherkondensator C einen von der Höhe seines Emitterwiderstandes 52 abhängigen konstanten Ladestrom Ja zu liefern vermag.

Die Gegenelektrode des Speicherkondensators C ist mit dem Kollektor eines den Entladestrom Je liefernden Entladetransistors 58 und mit der Anode einer Diode 59 verbunden. Diese führt zur Basis eines Ausgangstransistors 60, von dessen Kollektor ein Rückkopplungswiderstand 6l zur Basis eines Eingangstransistors 62 führt, der zusammen mit dem Ausgangstransistor 60 einen monostabilen Multivibrator bildet. Der

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Ausgangstransistor 6o ist im Ruhezustand und jeweils während der Ladevorgänge für den Speicherkondensator stromleitend und hält dann über den Rückkopplungswiderstand 6l den Eingangstransistor 62 gesperrt. Sobald jedoch am Ende eines LadeVorgangs die Sehaltspannung 45 von positiven Potentialwerten auf Null zurückgeht, erhält der Ausgangstransistor 60 über den Differenzierkondensator 64 einen negativen Spannungssprung, so daß er gesperrt und gleichzeitig der Eingangstransistor 62 stromleitend gemacht wird. Infolge der nun ebenfalls leitenden Diode wird durch die auf dem Speicherkondensator C sitzende Ladung der Ausgangstransistor 60 solange gesperrt, bis die Ladung durch den Entladestrom Je linear auf Null abgebaut ist. Dann kann der Ausgangstransistor 60 selbsttätig in seinen ursprünglichen Leitungszustand zurückkehren. Während seines Sperrzustandes entsteht an seinem Kollektor ein Schaltimpuls 66, der in Fig. 2 im dritten kurvenzug von oben wiedergegeben ist. Die jeweilige Dauer des Schaltimpulses 66 hängt von der jeweiligen Höhe des Entladestromes Je und demzufolge von der Steuerspannung U = f(n, p) ab, wie dies in Fig. 2 durch den zweiten Kurvenzug von oben angedeutet ist.

Danach legt die Kurbelwelle bis zum Ende der Entladungszeit des Speicherkonderisators C und demgemäß bis zum Ende des Impulses 66 einen Drehwinkel al zurück, welcher von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig ist, solange die Steuerspannung U den gleichen Wert beibehält. Dann ergibt sich ein Vorzündungswinkel a2 gegenüber dem nächsten oberen Totpunkt 0 des ersten Zylinders der Brennkraftmaschine, der ebenfalls drehzahlunabhängig ist, solange die Steuerspannung U konstant ist.

Mit der Rückenflanke des Impulses 66 kann eine übliche Leistungsstufe So einer Transistor-Spulenzündeinrichtung ausgelöst werden, die im einzelnen mit einer durch den Winkel a2 festliegenden Vorzündung an den einzelnen Zylindern in der vorgegebenen Zündfolge 1, ¹J, 3, 2 nacheinander jeweils einen Zündvorgang auslösen. '

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Damit für den Aufbau des magnetischen Feldes in der nicht

näher dargestellten Zündspule auch bei hohen Drehzahlen ausreichend Zeit zur Verfügung steht, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Leistungsstufe 80 über das ODER-Glied 70 angesteuert wird und während einer Zeit stromleitend ist, die einem zu der Halbperiode der Schaltspannung Ί7 gehörenden Kurbelwellendrehwinkel von 90° und der Impulsdauer des Impulses 66 entspricht. Nach Fig. 3 ist das ODER-Glied 70 aus einer Diode 71 und aus einer Diode 72 gebildet, von denen die Diode 71 an den Kollektor des Ausgangstransistors 60 und die Diode 72 an den Kollektor des die Schaltspannung ^7 liefernden Transistors ^6 angeschlossen ist. Es ergibt sich somit ein Magnetisierungsstrom in der Zündspule, welcher sich über die in der vierten Zeile der Fig. 2 durch eine Schraffur hervorgehobenen, über einen Kurbelwellenwinkel von 90° plus al reichenden Zeiträume 73 erstreckt. Jeweils an der Rückflanke dieser dargestellten Rechteckimpulse erfolgt ein bei 75 angedeuteter Zündvorgang.

Um eine vorgebene, von der Drehzahl η der Brennkraftmaschine und ihrem Saugrohrdruck ρ abhängige Zündzeitpunktverstellung durchführen zu können, ist ein die Steuerspannung U liefernder Funktionsgeber 8l vorgesehen, dem einerseits die von dem Drehzahl- bzw. Winkelgeber 11 gelieferte DrehζahIiηformation als auch eine Saugrohrdruck-Information zugeführt wird, die von einem an das Saugrohr angeschlossenen Druckmesser 91 stammt.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß der Zündverstellwinkel a2 konstant gehalten wird, solange sich die Steuerspannung U nicht ändert und daß demzufolge über den Funktionsgeber die gewünschte Abhängigkeit des Zünd-

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verstellwinkels von der Drehzahl und dem jeweiligen Saugrohrdruck gemäß einem für die zu betreibende Brennkraftmaschine festliegenden Kennlinienfeld eingestellt werden kann.

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Claims

Robert Bosch GmbH R. 1 1 4 3 Lr/Kf

Stuttgart 11.9.1972

Ansprüche
1.jElektronisch gesteuerte Zündanlage, insbesondere Tran-

sistor-Spulen-Zündanlage, für eine Brennkraftmaschine mit einer den Zündzeitpunkt bestimmenden elektronischen Schalteinrichtung, die bei einem festgelegten Kurbelwellenwinkel eingeschaltet und nach'Ablauf der von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine abhängigen Entladezeit eines Speicherkondensators zur Auslösung eines Zündvorgangs ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (50) eine erste Konstantstromquelle (5D für die Ladung und eine zweite Konstantstromquelle (58) für die Entladung des Speicherkondensators (C) enthält und daß die erste Konstantstromquelle während eines festgelegten Drehwinkels der Kurbelwelle eingeschaltet gehalten wird.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke der ersten und/oder der zweiten Konstantstromquelle in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter insbesondere von der Drehzahl und/oder von dem Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine veränderbar ist.

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3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,· daß die Ladestromquelle und/oder die Entladestromquelle von einer Ausloseschalteinrichtung betätigbar ist, die bei mindestens zwei bestimmten Winkelstellungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine je ein elektrisches Auslösesignal abgibt.
H. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausloseschalteinrichtung als bistabile Frequenzteilerstufe ausgebildet ist, die ihren Schaltzustand jeweils bei der gleichen Flanke des Ansteuersignals ändert.
5. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseschalteinrichtung von einer Impulsformerstufe gesteuert wird.
6. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls formerstufe von einem an der Kurbelwelle angebrachten Winkelgeber angesteuert wird, der bei mindestens vier bestimmten Winkelstellungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine je ein elektrisches Signal abgibt. . ' '
7. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator mit einer Auswert-

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schalteinrichtung verbunden ist, die bei Erreichen eines bestimmten Ladezustandes des Speicherkondensators ein den Zündvorgang auslösendes elektrisches Signal abgibt.
8, Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschalteinrichtung einen monostabilen Multivibrator enthält, dessen Standzeit der Entladezeit des Speicherkondensator3 entspricht und proportional zur Dauer einer Kurbelwellenumdrehung ist, sofern die Auf- und Entladeströme drehzahlunabhängig sird,
9. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseschalteinrichtung in der Weise auf die Auswertschalteinrichtung einwirkt, daß eine Triggerung des monostabilen Multivibrators nur in·bestimmten Drehv/inkelbereichen der Kurbelwelle möglich ist.
10. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Endstufe der Spulenzündanlage ein zum Aufbau des Magnetfeldes in der Zündspule ausreichend langes Signal zugeführt wird, welches dadurch gebildet wird, daß das Signal der Auswertschalteinrichtung zeitlich zu einem entsprechenden Signal der Auslöseschalteinrichtung addiert wird.

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