DE2630261A1

DE2630261A1 - Zuendvorrichtung mit drehzahlbegrenzung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2630261A1
Application number: DE19762630261
Authority: DE
Inventors: Manfred Joerg
Original assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Current assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1978-01-19
Also published as: US4186711A

Description

Dr. Max Schneider Dr. Alfred Eitel * ³" Ernst Czowalla 3 m Peter Matschkur ^

85 Nürnberg 106, den ^^{1 cüli}

Königstraße 1 (Museumsbrücke) Femsprech-Sammel-Nr. 203931

H Parkhaus Kalharlnenhof Parkhaus AdlerstraBe

-diess. Hr. 27 671/Di-Ma

ffirma Prüfrex-Elektro-Ap-paratebau Inh. Helga Müller geb. Dutschke,

8501 Oadolzburg ü. Nürnberg 2

"Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung für Brennkraftmaschinen"

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung für Brennkraftmaschinen, bei der durch einen Triggerimpuls ein der Erzeugung der Zündhochspannung dienendes Schaltglied betätigt wird, insbesondere eine Kondensatorzündvorrichtung mit Thyristorsteuerung.

Den bekannten Drehzahlbegrenzungseinrichtungen ist gemeinsam, daß die Größe einer durch ein umlaufendes Magnetsystem in einer Spule induzierten Spannung, die von der Umlaufgeschwindigkeit des Magnetsystems abhängig ist, als Drehzahlkriterium dient. Ein entscheidender Nachteil dieses Verfahrens ist dabei, daß die Höhe dieser Spannung nicht nur von der Umlaufgeschwindigkeit des Magnetsystemes abhängig ist, sondern auch von der Luftspalt-

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breite zwischen dem rotierenden Magnetsystem und dem feststehenden Spulen.kern;, sowie von der Feldstärke des Polradmagneten. Dadurch ist es dem Hersteller solcher Zündsysteme nahezu unmöglich, jedenfalls nichtrjohne aufwendige Einzelmessungen und Justierungen jeder einzelnen Zündanlage, eine definierte G-renzdrehzahl für das Zündsystem vorzubestimmen.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten und der Schaffung einer Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung für Brennkraftmaschinen, bei der eine einfache herstellerseitige Festlegung der Grenzdrehzahl in engen !Toleranzen möglich ist, ist eine Zündvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein durch einen Triggerimpuls einschaltbares Zeitglied, welches innerhalb seiner vorgebbaren Referenzzeit eine erneute Betätigung des Sohaltgliedes durch einen Sriggerimpuls verhindert.

Dies kann sehr einfach dadurch bewerkstelligt werden, daß das Zeitglied die Steuerstrecke des der Hochspannungserzeugung dienenden Schaltgliedes, beispielsweise des Steuerthyristors einer Kondensatorzündvorrichtung, kurzschließt und damit eine Betätigung durch etwaige erneute Triggerimpulse während der Referenzzeit verhindert.

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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung liegt darin, daß neben der Schaltung zur Erzeugung eines Soll-Referenzsignals, die ohne Schwierigkeiten mit geringen Toleranzen hergestellt werden kann, ein zusätzlicher Tachometer od. dgl., dessen Verwendung wie vorstehend beschrieben eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt, völlig entfallen kann. Statt dessen wird mit Hilfe eines geeigneten Zeitgliedes eins Referenzzeit erzeugt, die genau einer Umdrehungsdauer der Brennkraftmaschine bei der entsprechenden Grenzdrehzahl entspricht, wobei die Besonderheit der erfindungsgemäßen Schaltung darin liegt, daß die Referenzzeit von jedem Spannungsimpuls in der Triggerspule generiert wird und für die Dauer der Referenzzeit die Steuerelektrode des zur Erzeugung der Hochspannung dienenden Schaltgliedes blockiert.

Zur Vermeidung der Gefahr, daß das Zeitglied die Funktionsweise der Zündvorrichtung im normalen Betriebsbereich, d.h. unterhalb der vorgegebenen Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine störend beeinflußt, soll die Schaltung dabei so ausgelegt sein, daß jeder Triggerimpuls das Zeitglied erst nach dem zur Hochspannungserzeugung dienenden ._>chaltglied betätigt. Diese Bedingung läßt sich durch eine entsprechende Dimensionierung der Bauteile erreichen, durch die gewährleistet wird, daß die Triggerung durch die über der Zeit ansteigende Triggerspannung früher, d.h. bei einem niedrigeren Spannungswert erfolgt, als die Triggerung des Blockierkreises mit dem Zeitglied.

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-fein Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Steuerstrecke des Schaltgliedes ein elektronischer Schalter, insbesondere ein Transistor parallel geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang einer durch den Triggerimpuls angestoßenen Kippschaltung verbunden ist. Auf diese Weise ist der Transistor während der Einschaltdauer der Kippschaltung durchgeschaltet, so daß etwaige, während dieser Zeitdauer erfolgende Triggerimpulse nicht zu einer Betätigung des Schaltgliedes und damit nicht zur Erzeugung eines Hochspannungsimpulses führen können.

Mit besonderem Vorteil erfolgt nun der schaltungstechnische Aufbau der erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzung in der Weise, daß dem zeitbestimmenden Zeitkondensator der Kippschaltung, der bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespannung deren Zurückkippen bewirkt, ein durch den Triggerimpuls betätigter elektronischer Entladeschalter parallel geschaltet ist.

Dadurch wird erreicht, daß bei Erreichen der vorgegebenen G-renzdrehzahl, bei welcher die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Triggerimpulsen kleiner ist als die Referenzzeit des Zeitgliedes, bereits vor dem Ablaufen der Referenzzeit, in der wie bei Kippschaltungen üblich, eine selbsttätige Entladung des Kondensators stattfindet, zwangsweise über den Triggerimpuls

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eine Entladung des Zeitkondensators stattfindet. Dadurch kann dieser seine Schwellspannung nicht mehr erreichen und somit das Zeitglied überhaupt nicht mehr ausschalten. Dadurch "bleibt das positive Signal am Ausgang des Zeitgliedes bestellen und dadurch auch der die Steuerstrecke des Schaltgliedes überbrückende
elektronische Schalter ständig durchgeschaltet. Damit kann kein Triggerimpuls mehr das Schaltglied betätigen und damit zur Erzeugung eines Zündfunkens führen, so daß die Drehzahl zwangsläufig geringer werden muß, bis die Abstände aufeinanderfolgender -Triggerimpulse nicht mehr geringer sind als die Einschaltzeit (=Referenzzeit) der Kippschaltung.

In Reihe zu dem genannten, durch die Triggerimpulse betätigten elektronischen Entladeschalter für den Zeitkondeasator, ist eine Diode vorgesehen, die in Verbindung mit einer weiteren Diode im Triggerkreis dieseηvon den Zeitbestimmenden Schaltungsteilen
entkoppelt, wobei in diesem Fall der Selbstlöschkreis der Kippschaltung zur Entladung des Zeitkondensators einen der 'Schaltungssymmetrierung dienende Diode enthalten soll. Auf diese Mse ist gewährleistet, daß der metastabile Zustand der Kippschaltung immer gleich lang dauert, unabhängig davon, ob die Entladung des Zeitkondensators über den internen Entladekreis der Zeitschaltung oder über den genannten, von den Triggerimpulsen gesteuerten äußeren Entladekreis der Zeitschaltung oder über den genannten, von den Triggerimpulsen gesteuerten äußeren Entladeschalter stattfindet.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß auszugestaltenden Kondensatorzündvorrichtung,

Pig. 2 den Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßeη Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung und

Pig. 3 ein schamatisches Spannungsdiagramm, in welchem der zeitliche Verlauf der wesentlichen Signale der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung aufgetragen ist.

In der Ladespule 1 des Zündsystems wird durch das umlaufende Magnetsystem M (Pig. l) eine Wechselspannung erzeugt, die durch die Diode 2 gleichgerichtet wird und eine Ladung des Kondensators 3 bewirkt. In diesem Kondensator 3 bleibt die Ladung gespeichert, bis durch das Vorbeilaufen des Magnetsystems an der Triggerspule 8 eine in ihr induzierte, nachfolgend als Triggerimpuls bezeichnete, Spannung (vergl. hierzu auch Pig. 3) einen Stromfluß durch den Widerstand 9 bewirkt, der den Thyristor 6 zum Durchschalten bringt. Dadurch wird die im Kondensator 3 gespeicherte Energie über den Primärkreis 4 des Zündübertragers ZU entladen. Die dadurch, in der Sekundärwicklung 5 des Zündübertragers ZU induzierte Hochspannung führt an den Elektroden der Zündkerze ZK zum Punkenüberschlag. Die dem Thyristor 6 antiparallel geschaltete Diode 7 sorgt für eine vollständige Entladung des Konden-

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sators 3, die ansonsten durch Resonanzschwingungen im Zündübertrager in Verbindung mit der Gleichrichterwirkung des [Thyristors verhindert würde.

Der in der Triggerspule 8 erzeugte Triggerimpuls treibt oberhalb einer bestimmten Schwellspannung, die durch die Zenerdiode 10 bestimmt wird, einen Strom durch den Widerstand 11 und die Zenerdiode 10 in die Basis des Transistors 12 - mit 13 ist ein Basisvorspannungswiderstand bezeichnet - und versetzt damit den Transistor 12 in leitfähigen Zustand. Der dadurch über die Diode 14 und den Widerstand 15 fließende Strom verursacht am Triggereingang Tr der Zeitgeber-Kippschaltung 16 einen negativen Spannungssprung. Die Kippschaltung 16 ist nur schematisch als Kästchen angedeutet, da es sich dabei um ein handelsübliches, vorzugsweise als integrierter Schaltkreis aufgebautes Bauteil handeln kann. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung allein interessierende Außenbeschaltung der Kippschaltung 16 ist in Pig. 2 im einzelnen dargestellt.

Durch das Triggersignal springt die Spannung am Ausgang A der Kippschaltung 16 von Hull auf einen positiven Wert, der über den Widerstand 17 an der Basis des Transistors 18 liegt und diesen dadurch in den leitfähigen Zustand versetzt. In diesem Leitfähigen Zustand überbrückt der Transistor 18 die Steuerstrecke des Thyristors 6, so daß während des Durchsohaltens des Transistors 18 etwaige Triggersignale von der Triggerspule 8 kein

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Durchschalten des Thyristors 6 und damit keine Hochspannungs-Zündimpulse bewirken können.

Mit dem vorstehend beschriebenen Einschalten der Kippschaltung 16 wird gleichzeitig der Entladeausgang E1 freigegeben, so daß der vorher durch die Diode 19 abfließende Ladestrom aus dem Widerstand 20 nunmehr den Zeitkondensator 21 auflädt, der zusammen mit dem Widerstand 20 das eigentliche zeitbestimmende Glied der Kippschaltung bildet. Der Ladezustand des Kondensators 21 wird über den Eingang Sw der Kippschaltung 16 überwacht und bewirkt bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwellspannung ein Zurückkippen der Spannung am Ausgang A zurück auf den Wert Hull. Gleichzeitig wird mit dem Zurückkippen der Kippschaltung in den Ausgangszustand der Entladeausgang E1 wieder auf null Volt geschaltet, d.h. direkt auf Masse, so daß mit dem Zurückkippen der Kippschaltung automatisch eine Entladung des Kondensators über die Diode 19 und den internen Entladekreis der Kippschaltung 16 stattfindet. Der Transistor 18 ist nunmehr wieder gesperrt. Ein durch die Triggerspule 8 erzeugter Triggerimpuls kann wieder an die Steuerelektrode des Thyristors 6 gelangen und diesen durchzünden, wodurch ein erneuter Hochspannungsüberschlag an der Zündkerze ZK entsteht.

Die Zeit vom Freigeben des Entladeausgangs E1 bis zum Erreichen der Schwellspannung Sw entspricht der Referenzzeit, die über den gesamten Drehzahlbereich konstant ist. Mit zunehmender Dreh-

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zahl rückt der Abstand aufeinanderfolgender Triggerimpulse von der Triggerspule 8 immer dichter an die vorgegebene Referenzzeit heran, um schließlich "beim überschreiten der Grenzdrehzahl sogar kleiner zu werden, d.h. ein neuer Triggerimpuls wird bereits vor Ablauf der Referenzzeit erzeugt. In diesem Pail wird über den durch den Triggerimpuls leitfähig gemachten Transistor 12 und die Diode 22 der Zeitkondensator 21 vor Erreichen der Schwellspannung entladen, so daß die Kippschaltung 16 überhaupt nicht mehr aus den metastabilen Zustand, mit positiver Ausgangsspannung am Ausgang A, in den stabilen Zustand mit der Ausgangsspannung Null zurückkippen kann. Dadurch bleibt der Transistor 18 ständig in leitfähigem Zustand und der Triggerstrom über den Widerstand 9 kann nicht an die Steuerelektrode des Thyristors 6 gelangen. Eine Zündung ist in diesem Betriebszustand nicht mehr möglich. Dadurch nimmt die Drehzahl der Brennkraftmaschine zwangsläufig ab, bis sie wieder auf einen Wert unterhalb der Grenzdrehzahl abgesunken ist, so daß ein Zurückkippen der Kippschaltung 16 in den stabilen Ausgangszustand möglich ist und die Triggersignale somit nicht mehr über den Transistor 18 in ihrer Wirksamkeit auf den Thyristor 6 kurzgeschlossen weiten.

Zur Spannungsversorgung der Begrenzerelektronik wird ein Teil der in der Ladespule 1 induzierten Wechselspannung über den Abgriff 23 entnommen, durch die Diode 24 gsleichgerichtet und im Kondensator 25 gespeichert und über den Widerstand 26 und die Zenerdiode 27 stabilisiert.

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Die Diode 19 dient im wesentlichen nur zur Symmetrierung des Schaltungsaufbaus, um zu gewährleisten, daß der metastabile Einschaltzustand der Kippschaltung (Referenzzeit) immer gleich lang dauert und zwar unabhängig davon, ob die Entladung des Schwellwertkondensators 21 über die äußere Entladeschaltung über den Transistor 12 und die Diode 22, oder die interne Entladeschaltung E1 und die Diode 19 erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere wäre es neben einer Vielzahl von schaltungstechnischen Abwandlungen der dargestellten Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung auch möglich, das Prinzip der dabei verwendeten Drehzahlbegrenzung mit Hilfe der Blockierung des zur Hochspannungserzeugung dienenden LJchaltgliedes über ein von den Triggerimpulsen angesteuertes Referenz-Zeitglied auch bei anderen Zündvorrichtungen zu verwenden als der in dem speziellen Ausführungsbeispiel vorgesehenen Eondensatorzündvorrichtung mit Thyristorsteuerung.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(^^/Zündvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung für Brennkraftmaschinen, bei der durch einen Triggerimpuls ein der Erzeugung der Zündhochspannung dienendes Schaltglied betätigt wird, insbesondere Kondensatorzündvorrichtung mit Thyristorsteuerung, gekennzeichnet durch ein durch einen Triggerimpuls einschaltbares Zeitglied, welches innerhalb sdner vorgebbaren Referenzzeit eine erneute Betätigung des Schaltgliedes (6) durch einen Triggerimpuls verhindert.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied die Steuerstrecke des Schaltgliedes (6) kurzschließt.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß jeder Triggerimpuls das Zeitglied erst nach dem zur Hochspannungserzeugung dienenden Schaltglied (6) betätigt.
4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrecke des Schaltgliedes (6) ein elektronischer Schalter, insbesondere ein Transistor (18) parallelgeschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang einer durch den Triggerimpuls angestoßenen Kippschaltung (16) verbunden ist.

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.-« ORIGINAL INSPECTED
5. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zeitbestimmenden Zeitkondensator (21) der Kippschaltung (16), der bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespannung deren Zurückkippen bewirkt, ein durch den Sriggerimpuls betätigter elektronischer Entladeschalter (12) parallelgeechaltet ist.
6. Zündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Entladeschalter (12) eine Entkoppel-Diode (22) liegt.
7. Zündvorrichtung nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Selbstlöschkreis (E1) der Kippschaltung (16) zur Entladung des Zeitkondensators (21) eine der Schaltungssymmetrierung dienende Diode (19) enthält.

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