DE2700678A1

DE2700678A1 - Drehzahlbegrenzungsvorrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2700678A1
Application number: DE19772700678
Authority: DE
Inventors: Guenter Kretschmer; Hubert Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-08
Filing date: 1977-01-08
Publication date: 1978-07-20

Description

R. 3*57 3

20.12.1976 Ve/Hm

Anlage zur Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GHBH, 7OOQ STUTTGART 1

Drehzahlbegreηzungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Zusammenfassung

Es wird eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die dazu dient, entweder die Brennkraftmaschine vor Überlastung zu schützen oder aber eine feste Grenzdrehzahl einzustellen. Die Drehzahlbegrenzungsvorrichtung wirkt auf die Zündanlage der Brennkraftmaschine ein, die üblicherweise aus einem steuerbaren Schalter im Primärstromkreis einer Zündspule und aus wenigstens einer Zündstrecke im Sekundärstromkreis dieser Zündspule besteht. Parallel zu diesem steuerbaren Schalter ist ein elektronischer Kurzschlußschalter vorgesehen, dem eine Steuerschaltung zugeordnet ist, in der in Abhängigkeit von drehzahlproportionalen Signalen der Speicherwert einer Speichervorrichtung beeinflußbar ist. Diese Speichervorrichtung ist über eine Schwellwertstufe mit der Steuerelektrode des elektronischen Kurzschlußschalters verbunden, so daß bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl die Erzeugung eines Zündfunkens vermieden wird.

809829/0075

-2-

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Drehzahlbegrenzungsvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung aus der DT-OS 1 906 bekannt, bei der die Drehzahlbegrenzung jedoch ab einer bestimmten Amplitude eines induktiven Gebers über eine Zenerdiode ausgelöst wird. Dies hat den Nachteil, daß diese Drehzahlbegrenzungsvorrichtungen nur bei Zündanlagen mit induktiven Gebern Verwendung finden können. Aufgrund von Fertigungstoleranzen eines solchen Gebers muß jedes Gerät auf den betreffenden Geber abgestimmt werden. Ternperaturschwankungen am Geber bewirken große Schwankungen der Grenzdrehzahl. Da der Geber bei dieser bekannten Anordnung über eine Kippstufe während einer bestimmten Zeit willkürlich kurzgeschlossen wird, erfolgt eine harte Abstellung mit großer Hysterese, was sich bei einem Fahrzeug durch einen Ruck auswirkt. Ein solcher Ruck kann eine beachtliche Gefahrenquelle z.B. bei Rennfahrzeugen darstellen, insbesondere dann, wenn dieser Ruck bei nasser Straße in einer Kurve auftritt. Aus den erwähnten Gründen ist ein Einsatz dieser bekannten Schaltung für eine Doppelzündung, d.h. für eine Zündanlage mit zwei Zündspulen ungeeignet.

Aus der Zeitschrift "Auto Volt", Mai 1971, Seite 13, ist ebenfalls eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt ■> bei der jedoch der elektronische Kurzschlußschalter parallel zur Primärwicklung der Zündspule geschaltet ist. Diese Anlage ist einmal nicht für Anlagen mit mehreren Zündspulen geeignet, da jeder Primärwicklung ein elektronischer Kursschlußschalter zugeordnet werden müßte. Zum weiteren ist die Funktion der Ansteuerschaltung nicht geoffenbart, so daß der Fachmann keine Lehre zum technischen Handeln entnehmen kann und nicht zu der erfindungsgemäßen, ruckfreien Anordnungen gelangen kann.

809829/0075 "3-

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Gerät für alle Zündanlagen von Brennkraftmaschinen verwendbar ist, die mechanische Unterbrecher oder kontaktlose Geber aufweisen. Eine Nachrüstung von Zündanlagen mit diesem Gerät ist leicht über einen Anschluß möglich (bei Zündanlagen mit mehreren Zündspulen ergibt sich die Zahl der Anschlüsse aus der Zahl der Zündspulen). Eine Anpassung an den Geber ist nicht erforderlich. Die Einstellung der Grenzdrehzahl ist durch einen verstellbaren Widerstand leicht möglich. Darüber hinaus ist der Begrenzer nicht zündspannungsabhängig. Die Drehzahlbegrenzung setzt sehr weich ein und weist eine kleine Hysterese auf, was für den Sportbetrieb besondes wichtig ist. Bei langsamem Erreichen der Grenzdrehzahl werden zunächst einzelne Zündimpulse ausgetastet, wodurch diese weich einsetzende Begrenzung zustande kommt. Bei sehr schnellem Erreichen der Grenzdrehzahl v/ird die Zündung ganz unterdrückt und setzt bei abfallender Drehzahl durch Zulassen einzelner Zündimpulse wieder weich ein, wodurch auch für diesen Fall ein ruckfreies Arbeiten gewährleistet ist. Darüber hinaus ist die Zündanlage ohne zusätzlichen Zündaufwand für Zündanlagen mit mehreren Zündspulen einsetzbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Drehzahlbegrenzungsvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die drehzahlproportionalen Signale über eine Impulsformerstufe zur Erzeugung von Rechtecksignalen einer Torstufe zuführbar sind, über die Signale einer Versorgungsquelle in die Speichervorrichtung gelangen können. Die Versorgungsquelle ist dabei steuerbar ausgebildet, so daß eine einfache Einstellung der Grenzdrehzahl auch nachträglich noch möglich ist.

809829/0075

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die schaltungsmäßige Ausführung als Blockschaltbild.

Beschreibung der Erfindung

Zunächst sei die dargestellte, an sich bekannte Zündanlage einer Brennkraftmaschine beschrieben. Eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Geberanordnung 10 ist so ausgebildet, daß durch ein sich drehendes Teil 100 zwei Schalter 101 und 102 betätigbar sind. Diese Geberanordnung kann als mechanische Unterbrechervorrichtung ausgebildet sein, jedoch sind äquivalent auch Ausführungen als induktiver Geber, Hall-Geber oder optischer Geber möglich. Bei den letzten sind die beiden Schalter 101 und 102 vorzugsweise als Transistoren oder Thyristoren ausgebildet. Diese Schalter 101 und 102 sind jeweils zwischen je eine Primärwicklung zweier Zündspulen 11, 12 und Masse geschaltet. Die gegenüberliegenden Anschlüsse dieser Primärwicklungen sind mit einer Klemme 9 verbunden, die ihrerseits an den positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle angeschlossen ist. Die ebenfalls mit den Schaltern 101 und 102 in Verbindung stehenden Sekundärwicklungen der Zündspulen 11, 12 sind über je eine Zündstrecke 13, 1*1 an Masse angeschlossen. Diese Zündstrecken 13, 1*1 sind bei Brennkraftmaschinen üblicherweise als Zündkerzen ausgebildet. Bei mehreren Zündkerzen können in bekannter Weise ein oder mehrere Hochspannungsverteiler vorgesehen sein. Solche sogenannten Doppelzündanlagen sind bei Sportfahrzeugen verbreitet. Für Gebrauchsfahrzeuge kann ein System 102, 12, 1*4 entfallen.

Der Verknüpfungspunkt zwischen dem elektrischen Schalter und der Zündspule 11 ist mit der eigentlichen Drehzahlbegrenzungsvorrichtung 15 verbunden, wobei dieser Verknüpfungspunkt über eine Entkoppelungsdiode 16 mit einer Sieb- und/oder Glättungsschaltung 17 X^P₁WVj ^_n is^ffc Diese Schaltung dient

-5-ORIGINAL INSPECTED

3G :. ;·

zur Aussiebung von Störimpulsen, was einmal durch Abschneiden von hohen Amplituden durch eine Zenerdiode und zum anderen durch Unterdrückung mittels eines Kondensators erfolgen kann. Solche Siebschaltungen zur Unterdrückung von Störinipulsen sind in vielfältiger Weise bekannt und können je nach Bedarf eingesetzt werden. Der Ausgang der Siebschaltung 17 ist über eine Differenzierstufe 18 und eine Impulsformerstufe 19 mit dem Steuereingang einer vorzugsweise als Transistor ausgebildeten Torstufe 20 verbunden. Die Impulsformerstufe ist vorzugsweise zur Erzeugung von gleichmäßigen Rechtecksißnalen vorgesehen und kann z.B. als Schmitt-Trigger oder monostabile Kippstufe ausgebildet sein. Die Klemme 9 ist über die Reihenschaltung eines vorzugsweise als verstellbarer Widerstand ausgebildeten Stellglieds 21 mit der Schaltstrecke der Vorstufe 20 sowie einer vorzugsweise als Kondensator ausgebildeten Speichervorrichtung 22 mit Hasse verbunden. Der gespeicherte Wert der Speichervorrichtung 22 ist einer Schwellwertstufe 23 zugeführt, deren Ausgang mit dem Steuereingang eines elektronischen Kurzschlußschalters 2h verbunden ist. Dieser elektronische Kurzschlußschalter 24 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Thyristor dargestellt. Der Verknüpfungspunkt zwischen dem elektrischen Schalter 101 und der Zündspule 11 ist weiterhin über die Reihenschaltung einer zweiten Entkopplungsdiode 25 mit der Schaltstrecke des Kurzschlußschalters 2>\ an Masse angeschlossen. Eine dritte Etnkoppelungsdiode 26 ist zwischen dem Verknüpfungspunkt des elektrischen■Schalters 102 mit der Zündspule 12 und dein Verknüpfungspunkt der zweiten Entkopplungsdiode 25 mit dem Kurzschlußschalter 2k geschaltet.

Die Wirkungsweise der im Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung besteht darin, daß Signale des elektrischen Schalters 101 in der Siebschaltung 17 von Störimpulsen befreit und in der Differenzierstufe 18 differenziert werden. Am Ausgang dieser Differenzierstufe 18 werden dadurch kurze,

809829/0076

-6-

gleichmäßige Signale im Rhythmus der Betätigung des elektrischen Schalters 101 erzeugt. Diese Signale werden in der Impulsformerstufe 19 in gleichmäßige Rechtecksignale umgewandelt. Diese öffnen während ihrer Dauer die Torstufe 20 und lassen einen Strom zur Aufladung der Speicherstufe 23 durch. In dieser Speichervorrichtung 23 ist eine Entladevorrichtung vorgesehen, die z.B. aus einem zum Kondensator parallel geschalteten Widerstand besteht. Dadurch ergibt sich ein Speicherzustand, der drehzahlabhängig ist. Es erfolgt eine ständige Ladung und gleichzeitige Entladung, wodurch sich der Ladezustand auf einen Wert einstellt, der sich aus Ladung abzüglich Entladung zusammensetzt. Der Ladestrom kann zusätzlich durch das Stellglied 21 eingestellt werden, wodurch eine bestimmte Zuordnung von Drehzahl und Ladezustand der Speicherstufe 22 einstellbar ist. Die Grenzdrehzahl kann dadurch auf einfache Weise eingestellt werden. Überschreitet die Speicherstufe einen bestimmten Speicherwert, der sich im Ausführungsbeispiel als Spannung äußert, der der Schwellspannung der Schwellwertstufe 23 entspricht, so gibt diese ein Ausgangssignal ab, wodurch der Kurzschlußschalter 2k in seinen Durchlaßzustand geschaltet wird. Wird zu diesem Zeitpunkt oder kurz danach der elektrische Schalter 103 oder der elektrische Schalter 102 geöffnet, so erfolgt keine Zündung, da der Strom durch die Primärwicklungen der Zündspulen 11, 12 weiterhin über den Kurzschlußschalter 2k fließt. Durch den aussetzenden ZUndimpuls verringert sich die Drehzahl, was wiederum eine Verringerung des Speicherzustands der Speichervorrichtung 22 zur Folge hat. Bei Unterschreitung der Schwellspannung der Schwellwertstufe 23 wird der Kurzschlußschalter 2k wieder in seinen Sperrzustand geschaltet und die reguläre Zündung kann wieder erfolgen. Durch diese sofortige Rückkopplung auf den Speicherzustand der Speicherstufe 22 erfolgt ein weiches und ruckfreies Ansprechen der Drehzahlbegrenzungsvorrichtung.

809829/0075 _₇_

Uie Erfindung ist nicht auf die dargestellte, analoge Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt auch die entsprechende digitale Ausführungsform. In bekannter Weise wird hierbei die Speichervorrichtung als digitaler Zähler, die Schwellviertstufe 23 z.B. als digitaler Komparator und die Stromquelle als Taktfrequenzgenerator ausgebildet. Die Entladung des Zählers kann dabei durch die gleiche oder eine andere Taktfrequenz erfolgen, z.B. während der Signalpausen der Impuls formerstufe 19.

-8-

809829/0075

Le e rs e ι te

Claims

Ansprüche

(l.JDrehzahlbegrenzungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einem in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine steuerbaren Schalter im Primärstromkreis wenigstens einer Zündspule, deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke enthält und mit einem elektronischen Kurzschlußschalter, durch den bei einer Überschreitung einer Grenzdrehzahl die Erzeugung eines Zündfunkens vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kurzschlußschalter (2*0 parallel zur Schaltstrecke des steuerbaren Schalters (101, 102) im Pirmärstromkreis wenigstens einer Zündspule (11, 12) geschaltet ist, daß dem Kurzschlußschalter (24) eine Steuerschaltung zugeordnet ist, in der in Abhängigkeit von drehzahlproportionalen Signalen der Speicherwert einer Speichervorrichtung (22) beeinflußbar ist und daß die Speichervorrichtung (22) über eine Schwellwertstufe (23) mit der Steuerelektrode des elektronischen Kurzschlußschalters (24) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elektronischen Kurzschlußschalter (2'4) wenigstens zwei Primärstromkreise zweier Zündspulen (11, 12) zugeordnet sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitungen zu dem Primärstromkreisen Entkopplungsdioden (16, 25, 26) geschaltet sind.

809829/0075

-9-ORJGINAL INSPECTED

Ii. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurschlußschalter (24) ein Thyristor ist.

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlproportionalen Signale über eine Impulsformerstufe (19) zur Erzeugung von Rechtecksignalen einer Torstufe (20) zuführbar sind, über die Signale einer Versorgungsquelle in die Speichervorrichtung (22) gelan&en können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsquelle steuerbar (21) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformerstufe (19) eine Differenzierstufe (18) vorgeschaltet ist.

809829/0075