DE2355213A1

DE2355213A1 - Unterbrechergesteuerte transistorzuendanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2355213A1
Application number: DE19732355213
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Melichar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1975-05-15
Also published as: IT1025227B; JPS5425986B2; JPS5074029A; FR2250031A1; SE7413859L; SE402801B; GB1485993A

Description

SIEMENSAKTIENGESELLSCHAi¹T Erlangen,

Berlin und München "_.-■■"■" Werner-VOn-Siemens-Str.

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Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmaschine mit zeitgesteuerter Aufladung einer Zündspule. -

Eine derartige Transistor-Zündanlage ist aus Seite 675 aus "Designer's Handbook - Solid State Power Circuits^IT ~, Technical Series SP 52, 1971» RCA bekannt. In dieser bekannten. Transistor-Zündanlage ist die Einschaltzeit des in der Leistungsstufe befindlichen Schalttransistors für die Zündspule und damit auch die Aufladungszeit der Zündspule in erster Linie zur Verminderung der Verlustleistung des Schalttransistors eine Punktion der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine. Bei dieser Anlage ist jedoch die Verlustleistung sowohl der die Zündspule ansteuernden Leistungsstufe als auch der Zündspule selbst nicht auf einen optimal geringen Wert herabgedrückt. :

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde> eine unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage mit optimal geringer Verlustleistung der die Zündspule ansteuernden Leistungsstufβ und der Zündspule zu schaffen, bei der die Zündspule trotzdem mit so viel Energie aufgeladen wird, wie für einen einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist..

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß einer die Zündspule, ansteuernden Leistungsstufe eineunterbrechergesteuörte Einrichtung zugeordnet ist, die eine Aufladungszeit der Zündspule bis zu deren Entladung beim Zündvorgang^:in der Brennkraftmaschine bewirkt, die zumindest in einem Drehzahlbereich.

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der Brennkraftmaschine unabhängig oder wenigstens annähernd -unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

Die Erfindung geht davon aus, daß eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Kolben- oder Drehkolbenmotor, einwandfrei arbeitet, wenn die Zündspannung und damit die Zündfunkenenergie und die Zündfunkenbrenndauer bei allen Drehzahlen des Arbeitsbereiches der Brennkraftmaschine die gleichen Werte haben. Die drehzahlunabhängige Aufladungszeit der Zündspule bis zu deren Zündentladung kann so gewählt werden, daß die Zündspannung gerade die erforderliche Höhe hat, wodurch unnötige Verlustleistung in der Zündspule und der Leistungsstufe vermieden wird.

Günstigerweise weist die der Leistungsstufe zugeordnete unterbrechergesteuerte Einrichtung ein erstes Integrierglied auf, das über einen logischen Auswerter in Steuerabhängigkeit vom Unterbrecher steht derart, daß dieses erste Integrierglied während eines ersten logischen Zustandes des Unterbrechers eine erste zeitlich konstante Eingangsgröße und während des anschließenden zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers eine zweite zeitlich konstante Eingangsgröße in entgegengesetztem Sinne wie die erste zeitlich konstante Eingangsgröße integriert; der Ausgang des Integriergliedes liegt am Eingang eines Komparators, der ebenfalls in Steuerabhängigkeit von einem logischen Auswerter steht und der während des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers einen Vergleich zwi-.sehen der Ausgangsgröße dieses Integriergliedes und einer ebenfalls am Komparatoreingang liegenden zeitlich konstanten Vergleichsgröße durchführt derart, daß der Komparator bei Gleichheit seiner beiden Eingangsgrößen an die die Zündspule speisende Leistungsstufe der Transistor-Zündanlage ein bis zum Ende des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers anstehendes logisches Steuersignal abgibt, dessen Signaldauer die Aufladungszeit der Zündspule bestimmt; die beiden zeitlich konstanten Eingangsgrößen des ersten Integriergliedes sind so bemessen, daß die Aufladungszeit der Zündspule zumindest in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine unab-

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hängig oder wenigstens annähernd "unabhängig von der- Sehaltfrequenz des Unterbrechers und damit von -der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Das Integrierglied kann z.B. ein einen Operationsverstärker enthaltender Integrator oder ein als Tiefpaß geschaltetes RCWGrlied sein, dessen zn integrierende Eingangsgröße eine zeitlieh konstante elektrische Spannung ist. Dieses Integrierglied kann after auch ein Digitalzähler sein, dessen zu integrierende bzw. zu summierende Eingangsgröße aus einem.Taktgeber stammende Takte.(Impulse) sind, die eine zeitlich konstante Taktfrequenz (Impulsfrequenz) haben. Beim Komparator kann es sich um einen Analog- oder Digitalkomparator handeln, d.h. im Falle des Integrators oder des RC-Gliedes sind die beiden Eingangsgrößen des Komparators d.h. die Ausgangsgröße des Integriergliedes und die Vergleichsgröße zeitlich konstante Spannungen, während bei einem aus. einem Digitalzähler, bestehenden Integrierglied diese Eingangsgrößen digitale Worte' sind. .. . ."■·"."."

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Aüsführungsbexspiel näher erläutert:

Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Transistor-Zündanlage. ·

Figur 2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Transistor-Zündanlage nach Figur 1 . - . . -...-..

Figur 3 zeigt den zu einer Transistor-Zündanlage entsprechend Figur 1 gehörenden Verlauf der Zündspannung an der Sekundärwicklung der Zündspule über der Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Die unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmaschine nach Figur 1 weist einen Integrator 11 mit einem Operationsverstärker 11a auf. Der Ausgang des Operationsverstärkers· 11», der zugleich Integratorausgang ist, ist über einen Kondensator 11b mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11a rückgekoppelt■» Parallel zum Rückkopplungskondensator 11b liegt die laststrecke b eines einen Schließer darstellenden Rückstellschaltelementes

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mit der Steuerstrecke B. Günstigerweise ist dieses Rückstellsehalteleinent "beispielsweise ein 3?elaeff ekttransistor oder ein anderer Halbleiterschalter. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11a ist ein ohmscher Widerstand 11e als Integratoreingang vorgeschaltet. Der andere, nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 11a liegt an der Bezugsmasse.

Am Eingang des Integrators 11 liegt über die Laststrecke a eines einen Wechselschalter darstellenden, günstigerweise aus einem Schaltkreis mit Halbleiterbauelementen bestehenden Schaltelementes mit der Steuerstrecke A entweder eine Spannmngsquelle 5 mit der Pe st spannung OV oder eine Spannungsquelle 6 mi-fc der ϊ¹© st spannung TJg. Bei der Spannungsquelle 5 liegt der positive Anschluß an der Bezugsmasse und der negative an der Laststrecke a und damit am Eingang des Integrators 11, bei der Spannungsquelle 6 liegt der negative Anschluß an der Bezugsmasse und der positive Anschluß an der laststrecke a und damit am Eingang des Integrators 11.

Der Ausgang des Integrators 11 ist mit dem einen Eingang eines Spannuhgskomparators 7 verbunden, dessen anderer Eingang an einer Spannungsquelle 8 mit der Pestspannung U_fl als zeitlich konstanter Vergleichsgröße für den Spannungskomparator 7 liegt. Dieser Spannungskomparator 7 kann beispielsweise einen Operationsverstärker 7a aufweisen, dessen nichtinvertierender Eingang über einen ohmschen Widerstand 7b am Ausgang des Integrators 11 und über einen ohmschen Widerstand 7c am negativen Anschluß der Spannungsquelle 8 liegt, deren positiver Anschluß an der Bezugsmasse liegt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7a ist über einen ohmschen Vorsehaltwiderstand 7d an die Bezugsmasse gelegt. Parallel zu diesem Vorsehaltwiderstand 7d ist eine Festspannungsquelle 9 mit der Ausgangsspannung TJq über die Laststrecke e eines Sehaltelements mit der Steuerstrecke G schaltbar., das günstigerweise z.B. aus einem Transistor oder aus einem Schaltkreis mit Halbleiterbauelementen besteht. Der negative Anschluß dear Spannungsquelle 9 ist über diese Last—

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strecke c an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7a schaltbar, während der positive Anschluß dieser Spannungsquelle 9 an der Bezugsmasse liegt. Das Schaltelement mit der Laststrecke c und der Steuerstrecke C stellt einen Schließer dar.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 7a und damit der Ausgang des Spannungskomparators 7 liegt über einen Vorschaltwiderstand 10a an der Basis des npn-Transistors 10b einer zur Leistungsstufe 10 der Transistor-Zündanlage gehörenden Treiberstufe. Der Emitter des Transistors 10b liegt an einer Minusleitung 20 (z.B. der Autokarosserie), während sein Kollektor am Mittelabgriff des aus den in Serie geschalteten ohmschen Widerständen 10d und 1Oe bestehenden Spannungsteilers liegt, der mit einem Anschluß am ppsitiven Batterie-' anschluß und mit dem anderen Anschluß an der "Minusleitung 20 und damit am negativen Battefieanschluß liegt. Die Basis eines weiteren npn-Schalttransistors 1Of liegt ebenfalls am Mittelabgriff des aus den beiden ohmschen-Widerständen 10d und 10e gebildeten Spannungsteilers. Ferner ist die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Schalttransistors 1Öf in Serie mit der Primärwicklung der Zündspule 10c geschaltet, die mit dem einen Anschluß am positiven Batterieansehluß liegt. Der Emitter des Schalttransistors 10f liegt an der Minusleitung 20 und damit auch am negativen Batterieansehluß. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 10f ist ein Schwingkreiskondensätor 10g geschaltet. Der eine Anschluß der Sekundärwicklung der Zündspule 10c ist in bekannter Weise über einen nicht dargestellten Zündverteiler zu den Zündkerzen der Brennkraftmaschine geführt. . ·

Die Steuerstrecken A, B und C stehen, über einen logischen Auswerter 12 in Steuerabhängigkeit von einem Unterbrecher 13» der von der Welle des nicht dargestellten Zündverteilers betätigt wird. Dieser Zündunterbrecher 13 kann ein Kontaktunterbrecher sein, es kann sich aber auch um einen kontaktlosen Unterbrecher handeln, der beispielsweise aus einem Magnetfeldabhängigen Widerstand besteht und von einem Magnetfeld

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angesteuert wird. Dieser Zündunterbrecher kann z.B. auch, eine magnetfeldgesteuerte Induktionsspule oder ein lichtgesteuertes Halbleiterbauelement sein. Ein Kontakt des Zündunterbrechers 13 liegt an der Minusleitung 20, während der andere an der Basis eines npn-Schalttransistors 12a des logischen Auswerters 12 angeschlossen ist, die außerdem über einen ohmschen Yorschaltwiderstand 21 mit dem Pluspol einer Festspannungsquelle 14a, 14b verbunden ist. Der negative Anschluß dieser Pestspannungsquelle 14a, 14b und der Emitter des Schalttransistors 12a liegen an der Minusleitung 20. Der Teilerab— griff zwischen den in Serie geschalteten Teilspannungsquellen 14a und 14b bildet die Bezugsmasse. Die Steuerstrecken A und 0 sind zueinander parallel geschaltet. Sie liegen mit einem Anschluß am Kollektor des Schalttransistors 12a und mit dem anderen Anschluß am positiven Anschluß einer Spannungsquelle 15» die mit dem negativen Anschluß an der Minusleitung 20 liegt.

Die Rückstelleinrichtung 16 für den Integrator 11, der die Steuerstrecke B zugeordnet ist, weist ein Differenzierglied auf, das aus einem als Hochpaß geschalteten RC-G-lied mit dem Kondensator 16a und dem ohmschen Widerstand 16b besteht. Ein Anschluß des Kondensators 16a und ein Anschluß des ohmschen Widerstandes 16b sind an der Basis eines npn-Schalttransistors 16c angeschlossen. Der andere Anschluß des Kondensators 16a liegt an der Basis des Schalttransistors 12a des logischen Auswerters 12 und damit an einem Kontakt des Unterbrechers 13· Der andere Anschluß desOhmschen Widerstandes 16b und der Emitter des Schalttransistors 16c liegen an der Minusleitung 20. Ein Anschluß der Steuerstrecke B ist mit dem Kollektor des Sehalttransistors 16c und der andere Anschluß mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 17 verbunden, deren negativer Pol an der Minusleitung 20 liegt.

In der Transistor-Zündanlage nach Figur 1 ,ist eine Einrichtung 18 vorgesehen, die ein Abschaltintegrierglied enthält. Dieses Abschaltinttgrierglied ist durch tinen Kondensator 13a und einen zu diesem Kondensator 18a in Serie geschalte-

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ten ohmschen Widerstand 18b gebildet. Der ohmsehe Widerstand 18b ist an der Basis des Transistors 12a und der Kondensator 18a am Pluspol der Pestspannungsquelle 14a, 14b angeschlossen. Die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 18a und dem ohmschen Widerstand 18b ist über eine Diode 18e mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11a des Integrators 11 verbunden. Die Anode der Diode 18c liegt an diesem invertierenden Eingang. Parallel zum ohmschen Widerstand 18b ist eine weitere Diode 18d geschaltet, deren Anode an der Basis des Transistors 12a liegt.

Die Wirkungsweise der Transistor-Zündanlage nach Figur 1 sei anhand der Figur 2 erläutert:

Figur 2a zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Unterbrecherkontakt 13. Ist der Unterbrecherkontakt 13 geöffnet, so befindet sich dieser in seinem ersten logischen Zustand I, ist er geschlossen, so befindet er sich in seinem zweiten logischen Zustand II. der Unterbrecher 13 erzeugt also die in Figur 2a dargestellte Folge von Spannungsimpulsen, deren Frequenz von der Drehzahl der Verteilerwelle und damit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist.

Unmittelbar nach dem öffnen des Unterbrechers IjJ d.h. zu Beginn eines ersten logischen Zustandes I^ wird der Transistor 12a des logischen Auswerters 12 infolge der am Unterbrecher 12 anstehenden Spannung durchgesteuert.Durch die'Steuerstrecken A und C fließt daher ein Strom, und die laststrecke a des Wechselsehaltelements mit der Steuerstrecke A verbindet den negativen Anschluß der Festspannungsquelle 5 mit dem Eingang des Integrators 11. Zugleich wird auch die Laststrecke c geschlossen, und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7a wird durch die Festspannungsquelle 9 bzgl. der Bezugsmasse negativ vorgespannt. Der Integrator 11 beginnt die Festspannung -U₁- zu integrieren, während am Ausgang des Komparators 7 infolge der negativen Vorspannung am invertierenden Eingang seines.Operationsverstärkers 7a während dex ersten logischen Zustande I des Unterbrechers 13 unabhängig von den Eingangsgrößen am nicht-invertierenden Eingang des

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Operationsverstärkers 7a eine konstante Spannung ansteht, die durch die positi-ven Spannungsimpulse IV in Figur 2c angedeutet ist. Mmmt der Unterbrecher 13 anschließend seinen zweiten logischen Zustand II ein d.h. wird er geschlossen, so sperrt auch der Transistor 12a, und die Steuerstrecken A und G sind stromfrei. Dadurch wird die laststrecke a vom Eingang des Integrators 11 zum negativen Anschluß der Festspannungsquelle 5 geöffnet und vom Eingang des Integrators.11 zum positiven Anschluß der Festspannungsquelle 6 geschlossen. Ferner wird die Laststrecke c geöffnet. Hierdurch wird die Spannungsquelle 8 wirksam, und für den Komparator 7 gelten während der zweiten logischen Zustände II des Unterbrechers 13 die durch die waagerechten Geradenzüge V in Figur 2b angedeutete positive Spannung U~ als Vergleichsgröße.

Die Ausgangsspannung des Integrators 11, die während eines ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 entsprechend der Geradenzüge VI in Figur 2b linear angestiegen ist, fällt während des nachfolgenden zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 entsprechend der {Jeradenzüge VII in Figur 2b linear ab, da der Integrator 11 die Festspannung Ur der Festspannungsquelle 6 im entgegengesetzten Sinne integriert wie den Betrag der Festspannung U₁- der Festspannungsquelle 5. Der Ausgang des Komparators 7 wird in dem Moment spannungsfrei, in dem die Ströme in den ohmschen Widerständen 7b und 7c gleich sind, In dem Moment schneiden die Geradenzüge VII die waagerechten Geradenzüge V in Figur 2b.

Nachdem die Ausgangsspannung des Integrators 11 entsprechend der Geradenzüge VII den ¥ert der als Vergleichsgröße dienenden Spannung U™· entsprechend der Geradenzüge V während des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 erreicht hat, bleibt der KomparatorauBgang, wie Figur 2c zeigt, bis zum Ende des jeweiligen zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 12 spannungsfrei. Erst zu Beginn des folgenden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 wird die Laststrecke c in Figur 1 wieder geschlossen, und am Ausgang des Komparators 7 steht eine konstante Spannung entsprechend

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. VPA 73/4072 der waagerecht en Geradenzüge IV in !Figur 2 c an..

In den Zeiträumen t~ nach Gleichheit der Ausgangsgröße des Integrators 11 und der Vergleichsgröße (zeitlich konstante Spannung U^.) des Komparators 7 bis zum Ende des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 12, in denen entsprechend Figur 2c der Ausgang des !Comparators 7 spannungsfrei ist, ist der Transistor 10b der zur Leistungsstufe 10 gehörenden Treiberstufe gesperrt. Daher ist der Transistor 10f während dieser Zeiträume geöffnet, und es fließt ein die Zündspule 10c aufladender Spulenstrom, dessen zeitlicher Verlauf durch die Kurvenzüge 5ΓΙΙΪ in Figur 2d angedeutet ist. Dieser Spulenstrom wird bei Ende des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 unterbrochen, und es erfolgt eine Zündung zu Beginn des nachfolgenden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 d.h. beim Öffnen des Unterbrechers 13.

Die beiden zeitlich konstanten Eingangsgrößen des Integrators 11 d.h. die Festspannungen U^ -und Ug der Festspannungsquellen 5 und 6 sind so bemessen, daß die Aufladungszeit der Zündspule 10c, die durch den Zeitraum tg gegeben ist, während dem der Ausgang des !Comparators 7 entsprechend Figur 2c spannungsfrei ist, zumindest in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wenigstens annähernd unabhängig von der Schaltfrequenz des Unterbrechers 13 und damit auch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Die richtigen Fe st spannungen U₁- und Ug können beispielsweise durch Versuche ermittelt werden. Die,Aufladungszeit t^der Zündspule 10c ist dann wenigstens annähernd unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn die die lineare Ausgangsspannung des Integrators 11 repräsentierenden Geradenzüge VI zu Beginn des ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 von einem festen Ausgangswert, beispielsweise Null, ausgehen und die Geradenzüge VII zum Schluß -des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers 13 in einen Endwert einmünden, der wenigstens annähernd gleich dem Ausgangswert der Geradenzüge VI» vorzugsweise Null, ist. Die Spannungen U₁- und Ug müssen also so gewählt sein, daß die

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Ausgangs spannung des Integrators 11, würde er die Spannung .-TIg Ms zum Ende des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 durchintegrieren, am Ende des zweiten logischen Zustandes II einen Endwert hat, der wenigstens annähernd gleich dem Anfangswert dieser Ausgangsspannung zu Beginn des ersten-logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 ist.

Für die Ausgangs spannung u eines Integrators 11 entsprechend Figur 1 gilt allgemein die lineare Beziehung u = k.t.fc= Zonstante, t=Zeit). Dementsprechend beträgt die Ausgangsspannung des Integrators 11 am Ende eines ersten Iggischen Zustandes I des Unterbrechers 13 u =k.. .f , wobei Ic₁ eine

a ι ι

Konstante und χ der Zeitraum ist, während dem sich der Unterbrecher 13 im ersten logischen Zustand I d.h. im geöffneten Zustand befindet. Mir die Ausgangsspannung des Integrators 11 im Zeitraum des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 gilt für die Ausgangsspannung des Integrators 11 die Beziehung u =k.| .f-k^.t. Diese Ausgangsspannung hat' nach der Zeit t=T-1 den. Wert Null, wenn Ic₂=Ic₁. T /(T- Z" ) ist, wobei T der Zeitraum zwischen dem Beginn von zwei aufeinanderfolgenden ersten logischen Zuständen I d.h. zwischen dem Beginn zweier Öffnungsphasen des Unterbrechers 13 ist. I¹Ur die Ladezeit t«. der Zündspule 10c erhält man somit die Beziehung t„= TJ_K. (T-^ )/r =U_K (i/i> -1) wobei ν = if /T das Tastverhältnis des Unterbrechers 13 ist. Wie man erkennt, ist die Ladezeit t~ der Zündspule nur abhängig von der als Vergleichsgröße des Komparators 7 dienenden Spannung Ug, die proportional der Spannung U_Q der Festspannungsquelle 8 ist, und vom Tastverhältnis ^ , das eine Apparatekonstante des Unterbrechers 13 ist. Die Ladezeit t_ für die Zündspule 10c ist unabhängig von der Unterbrecherfrequenz und damit von. der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Pestspannung Uq, zu der die Spannung TJ_K proportional ist, und das Tastverhältnis ν des Unterbrechers 13 können so gewählt werden, daß die Zündspule während der entsprechenden Ladezeit t_£ nur. mit soviel Energie aufgeladen wird, wie für einen einwandfrtien Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Dadurch werden unnötige Verlustleistungen insbesondere in der Zündspule vermieden.

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Zu Beginn jeden ersten logischen Zustandes I des Härter-. . · brechers 13 '(0^fTfnungszustand) gibt das aus dem Kondensator 16a und dem ohmschen Widerstand 16b gebildete Differenzier— · glied einen in Figur 2e stark gezeichneten positiven Span— nungsnadelimpuls an den Transistor 16c ab, der von diesem Nadelimpuls kurzzeitig durchgesteuert wird. Dadurch wird auch kurzzeitig die Steuerstrecke B von Strom durchflössen und die Laststrecke b zu Beginn eines jeden, ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 geschlossen. Dadurch ist gewährleistet, daß der Integrator 11 zu Beginn eines jeden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 zurückgesetzt ist, so daß fehlerhafte Aufladungszeiten_rfür die Zündspule 10c vermieden werden. Der vom Differenzierglied am Ende eines jeden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 abgegebene, in Figur 2e gestrichelt dargestellte negative Fadelspannungsimpuls ist ohne Durchsteuerwirkung auf den Transistor 16c.

Befindet sich der Unterbrecher 13 bei stehender Brennkraftmaschine in seinem zweiten logischen Zustand II d.h. ist er bei stehender Brennkraftmaschine geschlossen, so wird der Kondensator 18a der Einrichtung 18 in Figur 1 über den Unterbrecher 13 und den Vorschaltwiderstand 18b aus der Spannungsquelle 14ä, 14"b aufgeladen. Überschreitet der Betrag der Spannung des Kondensators 18a den Betrag der Spannung der Teilspannungsquelle 14a um die Durohlaßspannung der Diode 18c, so wird die Diode 18c durchlässig. Der über diese Diode 18c abfließende Strom bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Integrators 11 linear ansteigt und schließlich den Sättigungswert einnimmt, der den ersten logischen Zustand' I des Unterbrechers 13 zugeordnet ist, d.h. den Sättigungswert, der nach genügend langer Integration der Spannung U^ der "Festspannungsquelle 5 ' erreicht werden würde. Der durch den am Ausgang des Integra-, tors 7 angeschlossenen ohmschen Widerstand 7b fließende Strom übersteigt daher schließlich den über den Widerstand 7c zur Festspannungsquelie 8 abfließenden Strom, so daß am Ausgang des !Comparators 7 dauernd positive Spannung ansteht. Dadurch ist der Transistor 10b dauernd durchgesteuert und der Tran—

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sistor 1Of dauernd gesperrt, so daß ein dauernder Stromfluß durch die Zündspule 10c und damit eine dauernde Verlustleistung in der Zündspule 10c bei stehender Brennkraftmaschine und geschlossenem Unterbrecher 13 vermieden wird.

Grünstigerweise ist der Integrator 11, d.h. sind der ohmsche Widerstand 11c und der Euckkopplungskondensat or 11b, so bemessen, daß die Ausgangsspannung des Integrators 11 im Anlaß-Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine während des ersten logischen Zustandes I (Öffnungszustand) des Unterbrechers 13 ihren Sättigungswert annimmt. Dadurch wird während des Startvorganges die Aufladungszeit der Zündspule 10c verglichen mit der konstanten Aufladungszeit t„. im Arbeitsdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine vergrößert, so daß gerade während des Start Vorganges der Zündspule 10c vermehrt Energie zugeführt wird. Hierdurch wird die Zündspannung und damit auch die Energie und die Brenndauer des Zündfunkens während des Startvorganges erhöht. Ferner ist dadurch die erfindungsgemäße Transistor-Zündanlage unempfindlicher gegen parasitäre Zündkerzenparallel widerstände, die durch Schmutz, Ruß und Öl hervorgerufen werden können. Außerdem kann bei Verwendung einer Hochleistungszündspule in einer erfindungsgemäßen Transistor-Zündanlage auf das bisher übliche Zuschalten eines Vorschaltwiderstandes zur Zündspule im Arbeitsdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine verzichtet werden, ohne daß hierdurch die Verlustleistung in der Zündspule unzulässig hoch wird.

Das in Figur 3 dargestellte Diagramm zeigt, daß die als Ordinate aufgetragene Zündspannung U_g an der Sekundärwicklung der Zündspule einer erfindungsgemäßen Transistor-Zündanlage im Anlaßdrehzahlbereich bis zu etwa 700 U/min von etwa 23 kV auf etwa 21 kV absinkt und dann im Arbeitsdrehzahlbereich bis zu etwa 6000 U/min konstant auf etwa 21 kV bleibt.

7 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

VPA 73/4072 Patentansprüche

}1 . /ühterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmas chine mit zeitgesteuerter Aufladung einer Zündspule, dadurch gekennzeichnet, daß einer die Zündspule (10c) ansteuernden Leistungsstufe (10) eine unterbrechergesteuerte Einrichtung zugeordnet 1st, die eine Aufladungszeit (t~) für die Zündspule (10c) bis zu deren Entladung beim Zündvorgang in der Brennkraftmaschine bewirkt, die zumindest in einem ■ Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine unabhängig oder wenigstens annähernd unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmas chine ist.
2. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Leistungsstufe- (10) zugeordnete unterbrechergesteuerte Einrichtung ein erstes Integrierglied (11) aufweist, das über einen logischen. Auswerter (12) in Steuerabhängigkeit von einem Unterbrecher (13) steht derart, daß dieses erste Integrierglied (11) während eines ersten logischen Zustandes (I) des Unterbrechers (13) eine erste zeitlich konstante Eingangsgröße und während des anschließenden zweiten logischen Zustandes (II) des Unterbrechers (13) eine zweite zeitlich konstante Eingangsgröße in entgegengesetztem Sinne wie die erste zeitlich konstante Eingangsgröße integriert, daß der Ausgang des ersten Integriergliedes (11) am Eingang eines Komparators (7) liegt, der ebenfalls in Steuerabhängigkeit von einem logischen Auswerter (12) steht und der während des zweiten logischen Zu-. Standes (II) des Unterbrechers (13) einen Vergleich zwischen der Ausgangsgröße dieses ersten Integriergliedes (11) und einer ebenfalls am Komparatoreingang liegenden zeitlich kon-, stanten Vergleichsgröße durchführt derart, daß der Komparator (7) bei Gleichheit seiner beiden Eingangsgrößen an die die Zündspule (10c) ansteuernde Leistungsstufe (10) der Transistor-Zündanlage ein bis zum Ende des zweiten logischen Zustandes (II) des Unterbrechers (13) anstehendes logisches Steuersignal abgibt, dessen Signaldauer die Aufladühgszeit (t,,) der Zündspule (13c) bestimmt, und daß die beiden zeitlich kon-

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Staaten Eingangsgrößen des ersten Integriergliedes (11) so bemessen sind, daß die Aufladungszeit (tg) der Zündspule (13) zumindest in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ' unabhängig oder wenigstens annähernd unabhängig von der Schaltfrequenz-des Unterbrechers (13) und damit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
3. Uhterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Integrierglied (11) eine Rückstelleinrichtung (16) zugeordnet ist, die über einen logischen Auswerter (12) in Steuerabhängigkeit vom Unterbrecher (13) steht derart, daß sie die Ausgangsgröße des ersten Integriergliedes (11) zu Beginn des ersten logischen Zustandes (i) des Unterbrechers (13) auf ihren Anfangswert zurücksetzt.
4. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung ein Differenzierglied (16a, 16b) aufweist, das zu Beginn des ersten logischen Zustandes (i) des Unterbrechers (13) ein aus einem Nadelimpuls bestehendes Rücksetzsignal erzeugt.
5. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) vorgesehen ist, die bei stehender Brennkraftmaschine und im zweiten logischen Zustand (II) befindlichem Unterbrecher (13) die Zündspule (10c) vorzugsweise über die sie ansteuernde Leistungsstufe (10) zeitverzögert abschaltet.
6. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die die Zündspule 10c zeitverzögert abschaltende Einrichtung (18) ein zweitesulntegrierglied (18a, 18b) aufweist, daß bei im zweiten logischen Zustand (II) befindlichem Unterbrecher (13) eine Eingangsgröße integriert und schließlich an das erste Integrierglied (11) ein Signal vorzugsweise eine Eingangsgröße, abgibt, welches die Ausgangsgröße dieses ersten Integriergliedes auf dem Sättigungswert hält, der dem ersten logischen Zustand (I) des

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73/4-072 \ Unterbrechers (13) zugeordnet ist.

Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das erste Integrierglied (11) so bemessen ist, daß die Ausgangsgröße dieses ersten Integr±ergliedes (11) im Anlaß-Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine während des ersten logischen Zustandes (I) des Unterbrechers (13) ihren Sättigungswert annimmt.

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