DE2850115C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hnuptanspruchs. Es ist schon eine solche Zündanlage aus der DE-OS 27 01 968, Figur 1 und 2, bekannt, die ebenfalls nach dem Prinzip der Schließwinkelvergrößerung arbeitet. Dies bedeutet, daß ein Ausgangssignal einer Geberanordnung, bzw. einer Zünd-Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Zündanlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs derart weiterzubilden, daß zur Schließwinkelbcstimmung eine bessere Regeldynamik, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine, erreicht wird.

Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauplanspruehs gelöst Da die zweite, als Zähler ausgebildete Zähleinrichtung, die den Schließzeitbeginn bestimmt, selbst schon eine drehzahlabhängige Schließzeit vorgibt, muß die crste Zähleinrichtung, die auch als Regeki hler bezeichnet wird, nur noch einen kleineren Bereich übers!reichen. Dieser Wert wirkt lediglich noch korrigierend mit einer Anfangsinformation auf den Zählerstand des zweiten Zählersein.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Zählsystem dieses Prinzips der Schließwinkelvergrößerung große Ähnlichkeit mit Systemen zur Schließwinkelverkleinerung (DE-OS 27 46 885, Figur 5 und 6) aufweist. Bei der Konzeption eines integrierten Schaltkreises ist es wünschenswert, beide Prinzipien wahlweise realisieren zu können. Je ähnlicher diese Prinzipien sind, desto leichter ist dies möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist es, den Schwellwert für den Primärstrom auf einen Wert festzulegen, der einem Wert von 60 bis 90% des notwendigen Primärstroms entspricht. Dies verringert bzw. vcrnieidet Regelschwingungen des Schließwinkcls. insbesondere bei Auftreten des Restspeichereffekts.

Es sei noch festgehalten, daß die Erfindung nicht auf ein digitales System beschränkt ist — die digitalen Begriffe wurden lediglich zur Vereinfachung der Formulicrung des Hauptanspruchs gewählt. In äquivalemer Weise kann die Erfindung auch analog realisiert sein, wobei anstelle einer Zähleinrichtung ein Kondensator, anstelle eines Zählerstands ein Ladezustand und anstelle eines

Aufwärts- und Abwärts-Zählvorgangs ein Lade- und Entladevorgang tritt

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig.! die schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeis^iols und

F i g. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispieis

Der Ausgang einer Geberanordnung 10 ist über ein ODER Galter 11 mit dem Steusreingang eines elektronischen Schalters 12 verbunden, dessen erster Schaltanschluß über die Primärwicklung einer Zündspule 13 an eine mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle verbundenen Klemme 14 angeschlossen ist, und dessen zweiter Schaiianschluß über eine z. B. als Strommeßwiderstand ausgebildete Stromrr-eßvorrichtung 15 mit Masse verbunden ist Zwischen die Sekundärwicklung der Zündspule 13 und Masse ist eine Zündkerze 16 geschaltet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise eine mechanische oder nicht mechanische Hochspannungsverteilung vorgesehen sein. Gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik ist die Geberanordnung 10 eine durch die Brennkraftmaschine angetriebene rotierende Geberanordnung, der eine mechanische oder elektronische Vorrichtung zur parameterabhängigen Verstellung des Zündzeitpunkts zugeordnet ist Der elektronische Schalter 12 ist gewöhnlich als Transistor ausgebildet.

Ein dem gemessenen Strom entsprechender Spannungswert wird von der Strommeßvorrichtung 15 einer Sch well wertstufe 17 zugeführt, deren Ausgang über ein NOR-Gatter 18 mit dem Sperreingang F(Enable) sowie mit dem Zählrichtungseingang U/D (Up/Down) eines ersten Zänlers 19 verbunden ist. Die Binärzahlenausgänge dieses ersten Zählers 19 sind mit Zahleneingängen eines zweiten Zählers 20 verbunden, d?ssen Zahlenausgänge wiederum einem digitalen Komparator 21 zugeführt sind. An die Vergleichszahleneingänge dieses digitalen Komparators 21 ist, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, die Binärzahl X angelegt Anstelle eines digitalen Komparators 21 könnte natürlich auch eine durch logische Gatter realisierbare Dekodierstufe tür den Ziihlcnwcrt X verwendet werden. Der Zahlenausgang des digitalen Kor.ipurators 21 ist einmal an einen weiteren Hingung des ODER-Gatters 11 und weiterhin an einen eingang eines UND-Gatters 22 angeschlossen. Der Ausgang der Geberanordnung 10 ist über einen Inverter 23 mit einem weiteren Eingang des UND-Gatters 22 verbunden und weiterhin an den Zählrichtungseingang iy/D(Up/Down) des zweiten Zählers 20, an den Setzeingang Sdieses zweiten Zählers 20 und schließlich über einen Inverter 24 an einen Eingang eines UND-Gatters 25 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Sperrcingang E des zweiten Zählers 20 verbunden ist. Der Überlaufiusgang CO(Carry Out) des zweiten Zählers 20 ist sowohl an einen zweiten Eingang des UND-Gatters 25, wie auch über einen Inverter 26 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 22 angeschlossen.

Kin Taktgcr.eiiMor 27 erzeugt zwei Zähl-Taktfrequcn/.cn f\ und f2. Die erste, höhere Taktfrequenz f\ ist über ein LJ ND-Gz lter 28 mit dem Eingang eines ODER-Gatters 29 verbunden, dessen Ausgang an den Takteingang Cdes zweiten Zählers 20 angeschlossen ist. Die zweite Taktfrequenz /"2 ist mit dem Takteingang C des ersten Zählers 19, wie auch über ein UND-Gatter JO mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 29 verbunden. Das Verhältnis der beiden Frequenzen f\ und (1 entspricht dabei im wesentlichen — siehe Fig.2 — dem Tastverhältnis der Gebersignale t/10. Der Ausgang der Geberanordnung 10 ist einmal direkt an einen

ίο weiteren Eingang des UND-Gatters 28 und weiterhin über einen Inverter 31 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 30 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels soll in folgendem anhand des in F i g. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Durch die kürzer werdende Gebersignalfolge LJ10 ist ein Beschleunigungsfall dargestellt. Durch das am Zählrichtungseingang U/D des Zählers 20 angelegte Gebersignal U10 ist der Zähler jeweils während eines Gebersiginals UIQ auf »Aufwärtszählen« gestellt, während in den Signalpausen nur Abwärtszählvorgänge stattfinden kennen. Im Zähler 19 sind Aufwärtszählvorgänge nur mc^lich, wenn der Primärstrom durch die Zündspule 13 übet dem Sollwert S liegt Unterhalb dieses Sollwerts ist der Zähler 19 auf »Abwärtszählern« gestellt. Während am Zähler 19 für beide Zählrichtungen die Taktfrequenz f2 anliegt ist dem wähler 20 beim Aufwärtszählvorgang — während eines Signals U10 — durch Sperren des UND-Gatters 30 die höhere Zählfrequenz /Ί zugeführt. In den Signalpausen der Signalfolge U10 ist dagegen das uND-Gatter 28 gesperrt so daß der Abwärtsvorgang mit der Frequenz /2 abläuft.

Zu Beginn eines Gebersignals U10 wird der augenblickliche Zählerstand Za vom ersten Zähler 19 in den zweiten Zähler 20 übernommen. Diese Übernahme erfolgt durch das dem Setzeingang 5 des Zählers 20 zugeführte Gebersignal U10. Es schließt sich ein Aufwärtszählvorgang mit der Frequenz /1 an, der ab Signalende eines Signals U10 durch einen Abwärtszählvorp.ang mit der Frequenz /2 fortgesetzt wird. Durch das Signalende i/10 wird weiterhin der elektronische Schalter 12 gesj-crrt, wodurch ein Zündfunke an der Zündkerze 16 erzeugt wird. Erreicht der Zahlenwert im Zähler 20 infolge des Abwärtszählvorgangs den Zahlenwert X, so spricht der digitale Komparator 21 an, durch dessen Ausgangssignal über das ODER-Gattur 11 der elektronische Schalter 12 in den stromleitenden Zustand versetzt wird. Der primärseitige Strom durch die Zündspule 13 beginnt erneut anzusteiger.. Gleichzeitig wird über das UND-Gatter 22 und das NOR-Gatter 18 die Sperrung des Zählers 19 aufgehoben, der dadurch ab seinem augenblicklichen Zählerstand abwärts zu zählen beginnt, bis eine erneute Sperrung über das UND-GaUer 22 f-rfolgt. Die Sperrung kann zwei Ursachen haben, von denen jeweils die erste dieser beiden Möglichkeiten die Sperrung bev/Kkt: Einmal der Beginn eines erneuten Gebersignales U10 und weiterhin das bei Erreichen d^s niedrigsten Zählerstands im Zähler 20 erzeugte Überlaufsignai am Überlaufausgang CO. In den ersten drei dargestellten Zyklen treten jeweils beide Alternativen gleichzeitig auf, während beim vierten Zyklus zunächst die Sperrung durch das Erreichen des niedrigsten Zählerstands im Zähler 20 bedingt ist, und das Gebersignal U 10 erst kurz darauf einsetzt. Die nicht dargestellte

b5 weitere Möglichkeit besteht darin, daß ein Gebersignal U 10 beginnt, bevor der Zahler 20 auf seinen niedrigsten Zählerstand gezählt hat. In diesem Fall wird der Zähler 19 durch das Gebersignal U10 gesperrt und der Zähler

20 übernimmt den erreichten Zählerstand des Zählers

19 bevor er auf den niedrigsten Zählerstand geziihlt hat. Eine bessere Möglichkeit wäre in diesem Falle, den Zählerstand des Zählers 19 vom vorherigen Zyklus zu übernehmen. Dies bedingt jedoch einen zusätzlichen Auf- > wand durch einen erforderlichen Zwischenspeicher, der den erreichten Zählerstand im Zähler 19 jeweils bis zum darauffolgenden Zyklus gespeichert hält.

Der Aufwärtszählvorgang im Zähler 19 wird durch die Länge eines Ausgangssignals der Schwellwertstufe 17 vorgegeben, das bei Überschreiten des Schwellwerk S durch den primärseiligen Strom erzeugt wird. Dieses Signal hebt die Sperrung des Zählvorgangs über das NOR-Gatter 1S auf. Im ersten dargestellten Zählzyklus des Zählers 19 ist der stationäre Zustand bei gleichbleibender Drehzahl dargestellt. Der Abwärtszählvorgang entspricht dem Aufwärtszählvorgang. Im darauffolgenden Zyklus wird zwar noch das gleiche Zählergebnis Za erreicht, jedoch ist der darauffolgende Aufwärtszählvorgang infolge eines entsprechend der Beschleunigung verkürzten Signals U 10 kürzer. Im dritten Zyklus wird ein niedrigerer Zählerstand Zb erreicht, der wiederum mit der Anstiegsflanke eines Signals U 10 in den Zähler

20 übernommen wird. Ein Aufwärtszählvorgang des Zählers 19 findet im dritten Zyklus nicht statt, da der primärseitige Strom / den Schwellwert 5 nicht überschreitet. Im vierten Zyklus findet ein erneuter Abwärtszählvorgang im Zähler 19 bis zum Zahlenwert Zc statt. Die Sperrung ies Zählers 20 ab Erreichen des niedrigsten Zählerstands bis zu Beginn eines Gebersignals U 10 erfolgt über das UND-Gatter 25.

Da einmal im Zähler 20 eine Drehzahlinformation durch den Aufwärtszählvorgang während eines Gebersignals gewonnen wird und zum anderen diese Drehzahlinformation durch den übernommenen Zahlenwert

VöiTi Zähicf Ϊ9 nöCn cfgaiiZi Wii"u, iSi eine güic i^ynäfniri

des Systems gewährleistet. Bei einer Drehzahländerung braucht der Zahlenwert des Zählers 19 nicht so stark verändert werden, wie es nötig wäre, wenn sein Zählerstand allein die Drehzahlinformation enthalten würde.

In Ergänzung der dargestellten Schaltung kann selbstverständlich noch gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik eine Strombegrenzungseinrichtung und eine Vorrichtung zur Ruhestromabschaltung vorgesehen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, in deren Primärstromkreis ein elektronischer Schalter und in deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke geschaltet ist, mit einer SchlieBwinkelregelvorrichtung zur Regelung des elektronischen Schalters in Abhängigkeit der Signale einer rotierenden Geberanordnung, mit einer ersten Zähleinrichtung (19) in der SchlieBwinkelregelvorrichtung, deren Zählerstand durch kontinuierliche Aufwärts- und Abwärtszäh !vorgänge veränderbar ist, wobei die Zählvorgänge in die eine Richtung durch die Stromflußdauer im Primärstromkreis der Zündspule ab dem Oberschreiten eines Schwellwerts vorgegeben sind und die Zählvorgänge in die andere Richtung während Zählintervallen in einer zweiten Zähleinrichtung (20) zwischen zwei festlegbaren Schwellen ablaufen, wobei in die zweite Zähleinrichtung ritr momentane Zählerstand der ersten Zähleinrichtung durch ein Signa! eier Gcberanordnung übernommen wird, und wobei bei Erreichen der ersten festlegbaren Schwelle (X) durch den sich verändernden gespeicherten Zählerstand der elektronische Schalter im Primärstromkreis der Zündspule geschlossen und durch ein Signal der Geberanordnung wieder geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zähleinrichtung (20) ebenfalls kontinuierliche Abwärts- und Aufwärtszählvorgänge ablaufen, deren Verhältnis durch das Taj.'.verhältnis der Gebersignale (UiO) vorgegeben ist und daß ein Signal der Geberanordnung (10) die Zählintervalle zwischen den beiden Schwellen in der zweiten Siähle^:ririchtung bevorrechtigt beendet.

2. Zündanlage nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) für den Primärstrom einen Wert von 60 bis 90% des notwendigen Primärstroms aufweist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der zweiten Zähleinrichtung (20) übernommene Zählerstand der augenblickliche Zählerstand der ersten Zähleinrichtung (19) ist.

4. Zündanlage nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der zweiten Zähleinrichtung (20) übernommene Zählerstand der zwischengespeicherte Zählerstand der ersten Zähleinrichtung (19) des vorhergehenden Zyklus ist.

5. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frequenzen (71, /2) für den Aufv/ärts- und Abwärlszählvorgang in der zweiten Zähleinrichtung (20) im wesentlichen durch das Tastverhältnis der Gebersignalfolge (UXd) festgelegt sind.

winkel-Berechnungsstufe, einen minimalen Grundschließwinkel für den elektronischen Schalter im Primärstromkreis der Zündspule vorgibt In Abhängigkeit der Drehzahl wird nun der Schließzeitpunkt für diesen elektronischen Schalter vorverlegt wobei jeweils bei dem vorausgehenden Zyklus der Schließzeitpunkt für den folgenden Zyklus bestimmt wird. Bei der bekannten Anordnung zählt der den Schließzeitpunkt bestimmende Zähler nur während der Offenzeit Dadurch bcstimmt der Zählerstand dieses Zählers im Zündzeitpunkt die folgende Offenzeit. Dieser Zählerstand wird durch einen anderen Zähler festgelegt. Bei Beschleunigungen muß dieser andere Zähler von höchsten Wert entsprechend der Drehzahl bis zum niedrigsten Wert

zählen, um bei Höchstdrehzahlcn den maximalen Scliließwinkel zu gewährleisten. Diese Zeit wird umso größer, je höher der Schwellwert für den primärseitigcn Strom gelegt wird, was wiederum zur Vermeidung von Regelschwingungen des Schließwinkels bei Einsetzen des Restspeichereffekts wünschenswert ist Die sich dadurch ergebende schlechte Dynamik kann sich bei starken Beschieunigungsvorgangeri durch zu schwache oder aussetzende Zündfunken unangenehm bemerkbar machen.