DE3215728C2

DE3215728C2 -

Info

Publication number: DE3215728C2
Application number: DE3215728A
Authority: DE
Inventors: Bernd 7022 Leinfelden De Bodig; Gerd Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg De Hoehne; Bernd Dipl.-Ing. 7410 Reutlingen De Kalkhof
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1991-03-14
Also published as: US4448180A; DE3215728A1; JPH0429876B2; JPS58192967A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. In der DE-OS 24 54 505 ist bereits eine solche Zünd anlage bekannt, bei der Einschaltschwellwert und Ausschaltschwell wert eines ersten Schwellwertschalters in bezug auf den Nullwert des Wechselspannungssignals gleiche Polarität haben und durch den im Normalfall die Umsteuerung eines Unterbrechers, der mit der Primär wicklung der Zündspule in Reihe liegt, erfolgt. In einem Kreis zur Stromunterbrechung befindet sich ein zweiter Schwellwertschalter, der bei niedriger Spannung, insbesonder bei niedrigen Drehzahlen dafür sorgt, daß der Primärstrom in der Zündspule unterbrochen wird, um die Vergeudung elektrischer Energie zu verhindern. Die Strom unterbrechung erfolgt, da bei niedriger Drehzahl am positiven Ein gang des Schwellwertschalters das Potential so weit heruntergezogen wird, bis es unter einem schaltunstechnisch vorgegebenen Potential am negativen Eingang des Schwellwertschalters liegt, der Schwell wertschalter ausschaltet und so den Unterbrecher umsteuert.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß, wenn das Wechselspannungssignal sehr flach verläuft, es zu einer Strömungsunterbrechung kommt, obwohl noch nicht genügend Energie in der Zündspule gespeichert ist.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, zu gewährleisten, daß in der Primärwicklung der Zündspule soviel Energie gespeichert wird, wie für die Erzeugung eines Zündfunkens benötigt wird, ohne jedoch insbesondere bei niedrigen Drehzahlen unnötig elektrische Energie zu vergeuden.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage werden durch Anwen dung der kennzeichnenden Maßnahmen des Hauptanspruches die vorerwähnten Unzulänglichkeiten vermieden, darüber hinaus aber die ebenfalls dort genannten Vorzüge gewahrt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisierung der Erfindung angegeben.

Zeichnung

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

Fig. 1 die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündanlage nach der Erfindung und

Fig. 2 den Kurvenverlauf des Wechselspannungssignals im Spannungs(U)-Zeit (t)-Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage soll für eine nichtdargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nichtdargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündanlage wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine an Masse liegende Leitung 2 und von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 3 enthaltende Versorgungsleitung 4 aus. Die Versorgungsleitung 4 ist Ausgangspunkt für eine Ver bindung, die zunächst über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über einen elektronischen Unter brecher 7 zur Masseleitung 2 führt. Der elektronische Unterbrecher 7 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-)Transistors 8 gebildet, wobei der Emitter der Masseleitung 2 zugewandt ist. Die zur Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 9 ist mit ihrem einen Wick lungsende an die zwischen der Primärwicklung 5 und dem Transistor 8 vorhandene Verbindung und mit ihrem ande ren Wicklungsende über mindestens eine Zündkerze 10 an die Masseleitung 2 angeschlossen.

Außerdem ist die Versorgungsleitung 4 Ausgangspunkt für eine Verbindung, die zunächst über einen Strombegrenzungs widerstand 11, dann über eine Verpolungsschutzdiode 12 und schließlich über einen Pufferkondensator 13 zur Masse leitung 2 führt, wobei der Pufferkondensator 13 an der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 liegt und eine mit der Anode an die Masseleitung 2 angeschlossene Zenerdiode 14 in seinem Nebenschluß hat. Die Kathode der Verpolungs schutzdiode 12 ist außerdem über einen Widerstand 15 an den Kollektor eines (npn-)Transistors 16 und gleich zeitig an die Basis des Transistors 8 angeschlossen. Der Transistor 16 ist an seinem Emitter unmittelbar und an seiner Basis über einen Widerstand 17 mit der Masselei tung 2 verbunden. Außerdem ist die Basis des Transistors 16 über einen Widerstand 18 an den Ausgang eines ersten Schwellwertschalters 19 angeschlossen, der durch einen Operationsverstärker 20 gebildet wird. Der Operations verstärker 20 ist mit seinem nicht invertierenden Ein gang über einen Widerstand 21 an den Verbindungspunkt zweier Widerstände 22, 23 angeschlossen, die als Span nungsteiler zwischen der Kathode der Verpolungsschutz diode 12 und der Masseleitung 2 liegen und an ihrem Ver bindungspunkt ein Potential zur Verfügung stellen, das etwa der halben Spannung der Stromquelle 1 entspricht.

Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 20 ist über einen Widerstand 24 an die Anschlußklemme 25 eines Wechselstromgenerators 26 angeschlossen, dessen andere Anschlußklemme 27 an dem Verbindungspunkt der Widerstände 22, 23 liegt.

Der am Operationsverstärker 20 zwischen dem Ausgang und dem nicht invertierenden Eingang liegende Widerstand 28 dient zur Festlegung der Schalthysterese Ub-Ug, wogegen mit dem zwischen dem invertierenden Eingang und der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 liegenden Widerstand 29 die Lage der Schalthysterese Ub-Ug im Spannungs(U)-Zeit(t)- Diagramm (Fig. 2) bestimmt wird.

Der Wechselstromgenerator 26 ist einem zweiten Schwell wertschalter 30 derart vorgeschaltet, daß die beiden Schwellwertschalter 19, 30 eingangsseitig im Nebenschluß zueinander liegen. Der zweite Schwellwertschalter 30 wird ebenfalls durch einen Operationsverstärker 31 ge bildet, wobei der invertierende Eingang über einen Wi derstand 32 an der Anschlußklemme 25 des Wechselstrom generators 26 und der nicht invertierende Eingang über einen Widerstand 33 an dem zwischen den Widerständen 22, 23 vorhandenen Verbindungspunkt liegen. Dabei dient der am Operationsverstärker 31 zwischen dem Ausgang und dem nicht invertierenden Eingang liegende Widerstand 34 zur Festlegung der Schalthysterese Uc-Uh, wogegen mit dem zwischen dem invertierenden Eingang und der Masseleitung 2 liegenden Widerstand 35 die Lage der Hysterese Uc-Uh im Spannungs(U)-Zeit(t)-Diagramm (Fig. 2) bestimmt wird.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 31 ist über einen Widerstand 36 an die Basis eines (npn)-Transistors 37 angeschlossen, die außerdem noch über einen Widerstand 38 mit der Masseleitung 2 Verbindung hat. Der Transi stor 37 ist mit seinem Emitter mit der Masseleitung 2 und an seinen Kollektor über einen Widerstand 39 mit der Kathode mit der Verpolungschutzdiode 12 verbunden. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 37 an den Emitter eines (npn)-Transistors 40 angeschlossen, des sen Kollektor über einen Widerstand 41 mit der Kathode der Verpolungsschutzdiode 12 Verbindung hat. Die Basis des Transistors 40 ist noch an die Kathode einer die Schaltwirkung des Transistors 40 verbesserenden Diode 42 und über einen Widerstand 43 an die Masseleitung 2 angeschlossen, wobei die Anode dieser Diode 42 über ei nen Widerstand 44 mit der Kathode der Verpolungsschutz diode und über einen Kondensator 45 mit dem Kollektor des Transistors 37 Verbindung hat. Die Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors 40 ist durch eine Blockierdiode 46 überbrückt, wobei die Anode dieser Diode 46 emitter seitig angeschlossen ist. Schließlich ist der zu dem Transistor 40 gehörende Kollektor an die Anode einer Diode 47 angeschlossen, deren Kathode über die Serien schaltung zweier Widerstände 48, 49 an der Masseleitung 2 liegt. Der gemeinsame Verbindungskanal der Widerstände 48, 49 liegt an der Basis eines (npn)-Transistors 50, dessen Emitter mit der Masseleitung 2 und dessen Kollek tor über einen Widerstand 51 mit der Kathode der Verpo lungsschutzdiode 12 Verbindung hat. Die Diode 47 sorgt für ein gutes Schaltverhalten am Transistor 50, während eine zwischen dem Kollektor des Transistors 50 und der Basis des Transistors 16 vorgesehene Diode 52 die Funk tion einer Blockierdiode hat und mit der Kathode der Basis des Transistors 16 zugewandt ist.

Die Schaltungsanordnung 37, 39, 40, 42, 44, 45 und 50 sind wesentliche Bestandteile eines Zeitgliedes 53, das im bevorzugten Fall nach Art eines monostabilen Multi vibrators aufgebaut ist.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungs weise:

In dem Spannungs(U)-Zeit(t)-Diagramm nach Fig. 2 ist an hand des von dem Wechselstromgenerator 26 gelieferten Wech selspannunssignals Ua gezeigt, daß der Einschaltwert Ub des ersten Schwellwertschalters 19 und der Einschaltwert Uc des zweiten Schwellwertschalters 30 wenigstens nahezu gleiche Größe und in bezug auf den Schwellwert 0 des Wech selspannungssignal Ua gleiche Polarität, nämlich positive Polarität, haben sollen. Somit findet der dem Scheitelwert Ud vorausgehende Kurvenabschnitt Ue zum Einschalten der Schwellwertschalter 19, 30 und der diesem Scheitelwert Ud folgende Kurvenabschnitt Uf zum Ausschalten der Schwellwert schalter 19, 30 Verwendung. Dabei soll der Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwertschalters 19 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspannungssignals Us entgegengesetzte Polarität, im vorliegenden Fall negative Polarität, gegen über dem Einschaltwert Ub dieses Schwellwertschalters 19 haben. Außerdem soll der Ausschaltwert Uh des zweiten Schwellwertschalters 30 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspannungssignals die gleiche Polarität, im vorlie genden Fall positive Polarität, wie der Einschaltwert Uc dieses Schwellwertschalters 30 haben.

Wird nun durch das von dem Wechselstromgenerator 26 ge lieferte Wechselspannungssignal Ua die Einschaltschwelle Ub des ersten Schwellwertschalters 19 und die Einschalt schwelle Uc des zweiten Schwellwertschalter 30 über schritten, so werden diese Schwellwertschalter 19, 30 eingeschaltet, d. h., daß ihre Ausgänge nahezu massepoten tial zur Verfügung stellen. Abhängig davon wird die Emit ter-Kollektor-Strecke des Transistors 16 in die Sperrzu stand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8, nämlich der Unterbrecher 7, in den Stromdurchlaßzustand gesteuert. Somit wird über die Primärwicklung 5 Strom ge führt und in der Zündspule 6 Zündenergie für den näch sten Zündvorgang gespeichert.

Unterschreitet das Wechselspannungssignal Ua die Ausschalt schwelle Uh des zweiten Schwellwertschalters 30, so wird dieser Schwellwertschalter ausgeschaltet und an seinem Ausgang positives Potential zur Verfügung gestellt. Da durch wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 37 leitend und an dem Kondensator 45 eine über den Wider stand 44 verlaufende Ladezustandsänderung bewirkt, wel che die Steuerspannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 40 vorerst noch so niedrig hält, daß die zu gehörige Emitter-Kollektor-Strecke nicht stromdurchlässig werden kann. Demzufolge bleibt die Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors 50 noch leitend und der momentane Schaltzustand an den Transistoren 16, 8 ungestört.

Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird dann das Wech selspannungssignal Ua schließlich die Ausschaltschwelle Ug des ersten Schwellwertschalters 19 unterschreiten, so daß dann durch das dort am Ausgang zur Verfügung gestellte positive Potential die Emitter-Kollektor-Strecke des Tran sistors 16 in den Stromdurchlaßzustand und die Emitter- Kollektor-Strecke des Transistors 8, also der Unterbre cher 7, in den Sperrzustand gebracht wird, woraufhin der über die Primärwicklung 5 geführte Strom unterbrochen und in der Sekundärwicklung 9 ein Hochspannungsstoß hervorge rufen wird, der an der Zündkerze 10 einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) zur Folge hat.

Schließlich läuft im Normalfall dann im Zeitpunkt t2 auch die instabile Zeit des im Zeitpunkt t1 gesetzten Zeitglie des 53 ab, was bedeutet, daß die Steuerspannung an dem Transistor 40 für den Stromdurchlaß an der zugehörigen Emitter-Kollektor-Strecke ausreicht und abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 50 nichtleitend wird, woraufhin auch über den Widerstand 51 und die Diode 52 der Stromdurchlaßzustand an der Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors 16 und der Sperrzustand an dem Unterbrecher 7 gewährleistet werden kann. Für den Fall, daß die Brennkraftmaschine "abgewürgt", d. h. durch Über lastung zum Stillstand gebracht wird, und das Wechselspan nungssignal Ua den Ausschaltwert Ug des ersten Schwell wertschalters 19 noch nicht erreicht hat, so erfolgt über die vorerwähnte, die Schaltungsmittel 51, 52 enthaltende Verbindung die Umsteuerung der zu dem Transistor 16 gehö renden Emitter-Kollektor-Strecke in den Stromdurchlaßzu stand und abhängig davon die Ausschaltung des Unterbrechers 7. Es ist somit auch hier sichergestellt, daß bei einge schalteter Zündanlage und nicht in Betrieb genommener Brennkraftmaschine ein Stromfluß in der Primärwicklung 5 unterbunden wird. Dadurch, daß die instabile Zeit des Zeit gliedes 53 sich nur über den Zeitraum zwischen t1 und t2 erstreckt, kann der Kondensator 45 einen relativ kleinen Kapazitätswert haben und bei Auslegung der Zündanlage als integrierte Schaltung ohne weiteres mit integriert werden.

Auch, wenn die Brennkraftmaschine eine sehr niedrige Dreh zahl hat, d. h. wenn bei dem Wechselspannungssignal Ua der auf den Scheitelwert Ud folgende Abschnitt Uf sehr flach verläuft, erfolgt über die soeben genannte, die Schaltungs mittel 51, 52 enthaltende Verbindung die Ausschaltung des Unterbrechers 7, ohne daß der Zündzeitpunkt eine bemerkens werte Störung erfährt.

Dadurch, daß der Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwert schalter 19 in bezug auf den Nullwert 0 des Wechselspan nungssignals Ua negative Polarität hat, wird - wie das auch erwünscht ist - ein relativ kleiner Abstand zwischen dem Zündzeitpunkt und demjenigen Zeitpunkt, in dem der Kolben die obere Totpunktlage im Zylinder erreicht, sicher gestellt.

Darüber hinaus ist es auch möglich, den Ausschaltwert Ug des ersten Schwellwertschalter 19 so festzulegen, daß er von dem Wechselspannungssignal Ua erst erreicht wird, nachdem das Anlassen der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist. Während des Anlassens wird dann - wie bereits be schrieben - mit Hilfe des zweiten Schwellwertschalters 30 in Verbindung mit dem Zeitglied 53 der Unterbrecher 7 in den Sperrzustand gebracht. Hierdurch erreicht man bei Nor malbetrieb eine relativ große Schalthysterese Ub-Ug und somit eine sehr zufriedenstellende Störunempfindlichkeit der Zündanlage, während sich darüber hinaus beim Startvor gang durch entsprechende Bemessung des Zeitgliedes 53 jede gewünschte "Spätlage" des Zündzeitpunktes wählen läßt. Au ßerdem muß nicht über besondere Leitungszüge der Startvor gang der Brennkraftmaschine an die Zündanlage signalisiert werden.

Claims

1. Zündanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem im einge schalteten Zustand eines ersten Schwellwertschalters stromdurch lassenden elektronischen Unterbrecher, der mit der Primärwicklung einer Zündspule in Reihe liegt und wobei der Einschaltschwellwert und Ausschaltschwellwert dieses Schwellwertschalters im Vergleich zum Nullwert eines von einem dem Schwellwertschalter vorgeschalteten Wechselstromgenerators erzeugten Wechselspannungssignals auf eine bestimmte Polarität voreingestellt sind, wobei im Normalfall die Umsteuerung des elektronischen Unterbrechers in den Sperrzustand durch den ersten Schwellwertschalter erfolgt, und mit einem zweiten, zum ersten eingangsseitig parallelgeschalteten Schwellwertschalter, der bei niedriger Drehzahl aufgrund seines unter eine schaltungs technisch vorgegebene Schwelle absinkenden Potentials am positiven Eingang am Ausgang auf Massepotential sinkt und damit den Unter brecher öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schwellwert schalter in bezug auf das Wechselspannungssignal (Ua) des Wechsel stromgenerators (26) Einschaltschwellen mit gleicher Polarität haben, daß jedoch der Ausschaltschwellwert (Ug) des ersten Schwell wertschalters (19) entgegengesetzte Polarität hat im Vergleich zum Ausschaltschwellwert (Uh) des zweiten Schwellwertschalters (30), dessen Ausschaltschwelle und Einschaltschwelle gleiche Polarität haben, und daß beim Ausbleiben der Umsteuerung in den Sperrzustand durch den ersten Schwellwertschalter (19) der Unterbrecher (7) durch den zweiten Schwellwertschalter (30) in Verbindung mit einem Zeitglied (53) stromdurchlässig gemacht wird.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeit glied (53) nach Art eines monostabilen Multivibrators aufgebaut und schaltungsmäßig zwischen dem zweiten Schwellwertschalter (30) und dem Unterbrecher (7) eingefügt ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschaltschwellwert (Ug) des ersten Schwellwertschalters (19) so festgelegt ist, daß er von dem Wechselspannungssignal (Ua) erst erreicht wird, nachdem das Anlassen der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist.