DE3608740C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kondensator-Zündanlage
für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator und einem
Impulsgeber zum Durchschalten eines den Kondensator über
die Primärwicklung der Zündspule entladenden elektronischen
Schalters.
Bei derartigen Kondensator-Zündanlagen erfolgt das Durch
schalten des elektronischen Schalters entweder durch einen
Fremd-Zündimpulsgeber oder aber durch einen internen Zünd
impulsgeber, der beispielsweise ausgehend vom Ladezustand
des Kondensators, über einen Spannungsteiler das benötigte
Zündsignal erzeugt. Gegenüber dieser letzteren Art der Er
zeugung des Zündsignals, die sehr einfach im Aufbau ist, hat
das Vorsehen eines externen Zündimpulsgebers den Vorteil, daß
eine größere Variabilität hinsichtlich der Wahl und Lage des
Zündzeitpunktes möglich ist.
Eine Kondensator-Zündanlage der anfangs genannten Art ist
auf der Offenlegungsschrift DE 31 00 404 A1 bekannt. Der darin
verwendete Winkelstellungsgeber umfaßt zwei Signalspulen
für ein erstes Winkelsignal und ein zweites Winkelsignal,
dessen erzeugte Impulsbreite größer als die des ersten Winkel
signals ist. Die beiden Signalspulen sind in Umfangs
richtung des Schwung- bzw. Polrades zueinander versetzt an
geordnet und werden zusammenwirkend zur Realisierung einer
zusammengesetzten bzw. Verbund-Frühzündungskennlinie ver
wendet: im Niedrigdrehzahlbereich der Maschine wird der
Zündzeitpunkt mittels des zweiten Spulen- bzw. Winkelsignals
bestimmt, das in einer gegenüber der Erzeugungsposition
des ersten Spulen- bzw. Winkelsignals verzögerten Kurbel
wellenposition erzeugt wird und somit eine größere Impuls
breite besitzt als das erste Winkelsignal, während
seine Wellenform mit zunehmender Maschinendrehzahl an
steigt. Hierdurch soll sich die Verbund-Frühzündungskenn
linie, zusammengesetzt aus einer ersten Frühzündungskennlinie
aufgrund des ersten Winkelsignals und einer zweiten Früh
zündungskennlinie aufgrund des zweiten Winkelsignals, ergeben
und im niedrigen Drehzahlbereich, in welchem große
Drehzahländerungen auftreten können, zu einem genauen
stabilen Zündzeitpunkt beitragen.
Dieser bekannten Anordnung ist allerdings die Variabilität
hinsichtlich der Wahl und Lage des Zündzeitpunkts mehr oder
weniger auf die vorherige konstruktive Ausgestaltung des
Winkelstellungsgebers mit den beiden versetzten Signalspulen
beschränkt. Der Konstrukteur kann zwar den Zündzeit
punkt auf jeden beliebigen gewünschten Zeitpunkt legen, jedoch
ist es nicht mehr möglich, daß der Zündzeitpunkt im
Betrieb - noch dazu möglich selbsttätig entsprechend jeweiligen
Belastungsanforderungen - verstellt wird.
Ferner ist es bekannt (Offenlegungsschrift DE 30 06 288 A1),
eine Transistor-Zündung durch einen Mikrorechner zu steuern,
in dessen Festwertspeicher für jede Drehzahl der
Brennkraftmaschine ein Zündzeitpunkt-Verstellsignal einge
speichert ist. Das aus dem Speicher abgerufene Verstellsignal
wird in ein Zeitsignal umgerechnet und mit einer internen
Zeitreferenz verglichen. Bei Übereinstimmung wird
das Zündsignal ausgegeben. Allerdings ist nur eine einzige
Zündzeitpunkt-Verstellinie abgespeichert, so daß unter
schiedlichen Betriebsbedingungen, die einerseits bei Dreh
zahlen mit steigender Tendenz und andererseits mit fallender
Tendenz auftreten, nicht Rechnung getragen wird.
Bei einer weiteren bekannten Transistor-Zündanlage (Offen
legungsschrift DE 33 26 278 A1) wird zwar von einer im niedrigen
Drehzahlbereich verzweigt zusammengesetzten Zündzeitpunkt-
Kennlinie Gebrauch gemacht, indem diese ein Mikro
rechner in seinem Speicher abruft und zur Berechnung der
Zündzeitpunkt-Verstellung benutzt: Der Mikrorechner erfaßt
ein Abfallen der Drehzahl unter einen bestimmten Schwellwert
für eine Leerlaufdrehzahl, und abhängig davon wird der
Zündzeitpunkt in Richtung Frühzündung entsprechend der
Kennlinienverzweigung angehoben. Hierdurch soll bei Ab
fallen unter die stabilisierte Leerlaufdrehzahl der Motor
wieder bis zum stabilen Leerlauf beschleunigt werden. Aller
dings erfolgt die Verzweigung nur bei Unterschreiten eines
Drehzahl-Schwellwertes, der dem unteren Drehzahlbereich
angehört. Nehmen nach erfolgter Verzweigung die Drehzahlen
plötzlich wieder zu, so wird dieser momentanen Veränderung
des Betriebszustands nicht Rechnung getragen, weil die
Drehzahlen nicht nach der Zeit differenziert werden.
Es ist an sich bekannt (vgl. Offenlegungsschrift DE 34 44 200
A1), für Transistor-Zündanlagen Mikrorechner einzusetzen,
deren für ihre Stromversorgung notwendige Energie vom ro
tierenden Magnetgenerator abgeleitet wird. Um bei zu niedrigen
Drehzahlen einen Ausfall oder Fehlfunktionen des Mikro
rechners zu vermeiden, ist ein Sicherheitsschaltkreis
vorgesehen. Dieser weist einen Ladekondensator auf, der vom
Magnetgenerator in Verbindung mit dessen Induktionsspulen
herrührende Spannungsimpulse aufintegriert. Ist die Anzahl
der dem Ladekondensator gelieferten Impulse zu gering,
fällt dessen Spannung unter einen Schwellwert ab. Dies wird
von einem Rücksetzschaltkreis detektiert, der solchenfalls
dem Mikrorechner einen definierten Rücksetzimpuls gibt, damit
dieser wieder funktionsgerecht starten kann.
Auch für den höheren Drehzahlbereich ist es bekannt (Offen
legungsschrift DE 34 13 089 A1), verschiedene Zündzeit-Ver
stellkurven in einem Mikrorechner zu speichern, um die ent
sprechende Zündanlage für eine große Auswahl von Brenn
kraftmaschinen anwendbar zu machen. Dabei ist der Mikro
rechner mit speziellen Eingängen für einen Code versehen,
der eine Information für die Auswahl einer ganz bestimmten
Kurve vermittelt. Die Codierung wird vor dem Einsatz dadurch
vorgenommen, daß Mikrorechner-Anschlüsse entweder auf
hohes oder auf Massepotential gelegt werden. Damit ist eine
Auswahl unterschiedlicher Kennlinien dynamisch je nach unter
schiedlichem Maschinen-Betriebszustand nicht möglich.
Zur Schaffung einer rücklaufsicheren Zündanlage ist es
schließlich bekannt, den Impulsgeber der Zündanlage mit der
Wicklung des Magnetgenerators zu verbinden und mit
Dioden zu beschalten.
Angesichts dieses Standes der Technik, insbesondere hin
sichtlich der bisher bekannten Verarbeitung von verzweigten
Zündzeitpunkt-Verstellinien wird das der Erfindung zugrunde
liegende Problem aufgeworfen, eine Kondensator-Zündanlage
der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art so aus
zubilden, daß der Zündzeitpunkt je nach momentan steigender
oder fallender Drehzahl dynamisch verstellt werden
kann. Zur Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
- a) daß der vom Magnetgenerator angesteuerte, mit einem Drehzahlmesser versehene Zündimpulsgeber über ein ein gespeichertes Zündkennfeldprogramm eine drehzahlabhängige Verzögerung des Zündimpulses gegenüber dem Magnet generator-Impuls bewirkt, und
- b) daß der Drehzahlmesser im ganzen Drehzahlbereich ständig feststellt, ob die Drehzahl gerade steigend oder fallend ist und ein entsprechendes Unterscheidungssignal erzeugt, und
- c) daß das Zündkennfeldprogramm unterschiedliche Programm zweige zur niedrigeren oder höheren Frühverstellung bei gleichen Drehzahlen aufweist, die abhängig vom Unter scheidungssignal aufgerufen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also zunächst
ein Zündimpuls erzeugt, der weiter vom gewünschten Zündzeit
punkt nach vorwärts verschoben ist, als er in der Praxis jemals
benötigt werden wird. Von diesem festen Zeitpunkt aus
erfolgt nunmehr eine den jeweiligen Betriebsbedingungen und
Belastungen des Motors entsprechende Verzögerung des eigent
lichen Zündimpulses, d. h. der Magnetgenerator-Impuls wird
durch eine Verzögerungsschaltung geschickt, bis er an deren
Ausgang als eigentliches Zündsignal zum Durchschalten des
elektronischen Schalters, beispielsweise eines Thyristors oder
eines Transistors, abgegeben wird. Durch ein eingespeichertes
Zündkennfeldprogramm erfolgt nicht nur je nach Drehzahl eine
andere optimal angepaßte Verzögerung des Zündimpulses,
sondern es ist dabei auch möglich, den Zündzeitpunkt für
fallende Drehzahlen anders zu programmieren, als für steigende.
Zu diesem Zweck ist der Drehzahlmesser
so ausgebildet, daß er ein Signal erzeugt, welches
steigende und fallende Drehzahlen voneinander unterscheidet.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß ein Speicher mit
vorgesehen ist, der die jeweilige Abstandslänge zweier vor
hergehender Impulse des Magnetgenerators speichert und mit
dem letztgemessenen Abstand vergleicht um festzustellen, ob
der Abstand kleiner geworden ist (größere Drehzahl) oder ob
der Abstand größer geworden ist, und damit die Drehzahl ab
gesunken ist.
Die erfindungsgemäße Kondensator-Zündanlage ermöglicht auch
eine sehr einfache Absicherung der Brennkraftmaschine gegen
Rückwärtslauf, indem ein die Abgabe von Zündimpulsen bei
falscher Drehrichtung des Motors verhindernder Drehrichtungs
detektor vorgesehen werde kann. Ein derartiger Drehrichtungs
detektor läßt sich dabei besonders einfach in der Weise re
alisierten, daß die Zahl der im Magnetgenerator induzierten
positiven und/oder negativen Halbwellen festgestellt wird.
Bei Beachtung des üblichen Aufbaus derartiger Magnetgenerato
ren mit einem U-förmigen Eisenkern und eine auf einem Schenkel
dieses Kerns angeordneten Spule ergibt sich nämlich je nach
Drehrichtung des mit einmem Permanentmagneten versehenen Pol
rades eine induzierte Spannung in der Spule, die entweder
aus zwei negativen und einer positiven oder aus zwei posi
ven und einer negativen Halbwelle besteht. Durch Feststellen
der Zahl der positiven und/oder negativven Halbwellen läßt
sich somit die Drehrichtung des Polrades sehr einfach fest
stellen.
Die erfindungsgemäße Zündimpulsverzögerungseinrichtung zur
optimalen Programmierung des jeweiligen Zündzeitpunktes läßt
sich sehr einfach in Form eines, den Drehrichtungsdetektor,
den Drehzahlmesser, das Zündkennfeldprogramm und die Impuls
verzögerungseinrichtung umfassenden, als Mikrochip aufgebau
ten kundenspezifischen Schaltkreises realisieren, der nicht
zuletzt wegen seiner Kleinräumigkeit und wegen seiner univer
sellen Einsetzbarkeit sogar ein Nachrüsten bereits vorhande
ner Kondensator-Zündanlagen gestattet.
Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß
die Stromversorgung des Zündimpulsgebers als Energiequelle
eine dem Polrad des Magnetgenerators zugeordnete Spule auf
weist. Dieses Vorsehen einer getrennten Spule, in welcher
vom vorbeilaufenden Magneten des Polrades eine anschließend
gleichgerichtete und geglättete Versorgungsspannung induziert
wenn man - was ebenfalls bereits vorgeschlagen worden ist -
jeweils die eine Halbwelle des Magnetgeneratorimpulses für
die Wahl des Zündzeitpunktes und die andere zur Erzeugung
der Versorgungsspannung heranzieht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Aus
führungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein teilweise als Blockschaltbild vereinfacht dar
gestelltes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Konden
sator-Zündanlage,
Fig. 2 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1 mit einem
Graetz-Gleichrichter im Ladekreis des Kondensators,
Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen des Polrades und der Lade
spule mit den jeweils induzierten Spannungen für
die beiden unterschiedlichen Drehrichtungen des
Polrades, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Zündkennfeldpro
grammes für die Verstellung des Zündwinkels gegenüber
der Drehzahl.
Die Schaltung nach Fig. 1 zeigt im oberen Teil eine übliche
Kondensator-Zündanlage, bei der das in der Ladespule L1 von
einem vorbeilaufenden Polrad induzierte Signal den Lade-Kon
densator C1 auflädt, der in Serie mit der Primärwicklung L2
der Zündspule liegt. Durch einen über die Leitung 1 ankommen
den Zündimpuls wird im jeweils gewünschten Zündzeitpunkt der
Thyristor Thy durchgeschaltet und entlädt den Kondensator C1
über die Primärwicklung L2 der Zündspule, so daß in deren
Sekundärwicklung L3 der Zündimpuls induziert werden kann. Zur
Erzeugung des Zündimpulses dient die im unteren Teil von Fig. 1
wiedergegebene Schaltung, wobei die außerhalb des eingerahmten,
das Wesen der vorliegenden Erfindung wiedergebenden, Verzögerungs
teils 2 angeordneten Glieder die Stromversorgung darstellen,
bei der ausgehend von einem in einer weiteren Spule L4 vom
Polrad induzierten Spannung eine Versorgungsgleichspannung
erzeugt wird. Über den Eingang 3 wird das in L4 induzierte
Signal als Eingangsimpuls an die Schaltung 2 angelegt, die
zunächst einen Drehrichtungsdetektor 4 aufweist. Dieser Dreh
richtungsdetektor stellt die Zahl der positiven und/oder nega
tiven Halbwellen des Eingangsimpulses fest, aus denen man,
wie in den Fig. 3 und 4 im einzelnen dargestellt ist, die
Drehrichtung des Polrades 5 ermitteln kann. In der auf dem
U-förmigen Eisenkern 6 angeordneten Ladespule L1/L4 wird näm
lich entweder die Spannung mit zwei negativen und einer posi
tiven Halbwelle induziert, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist,
oder aber bei umgekehrter Drehrichtung des Polrades, ein
Spannungsimpuls gemäß Fig. 4 mit zwei positiven und einer
negativen Halbwelle. Der Drehrichtungsdetektor ist einfach
so ausgebildet, daß er nur dann den am Eingang 3 zugeführten
Eingangsimpuls als Ausgangsimpuls wieder abgibt, wenn die
Brennkraftmaschine vorwärts läuft. Dieser Impuls wird nunmehr
der eigentlichen Impulsverzögerungsschaltung 7 zugeführt, die
am Ausgang über die Leitung 1 den Zündimpuls an den Thyristor
abgibt. Das Ausmaß der Verzögerung des am Eingang 8 der Im
pulsverzögerungsschaltung zugeführten, mit dem Eingangsimpuls
bei 3 im wesentlichen synchronen Zündsignals erfolgt drehzahl
abhängig nach Maßgabe eines eingespeicherten Zündkennfeldpro
grammes. Der Ausgangsimpuls des Drehrichtungsdetektors wird
zusätzlich einem Drehzahlmesser 10 zugeleitet, der nicht nur
durch Messung des Abstandes zweier aufeinanderfolgender
Impulse die Drehzahl selbst ermittelt, sondern auch feststellt,
ob die Drehzahl gerade steigend oder fallend ist. Durch den
entsprechenden Schaltungsteil 11 wird ein Unterscheidungssignal
erzeugt, so daß bei gleicher Drehzahl im Zündkennfeldprogramm
unterschiedliche Zündzeitpunkte jeweils für steigende und fallende
Drehzahlen vorprogrammiert sein können, wie sich aus dem sche
matischen Diagramm in Fig. 5 ergibt. Dadurch ist es möglich,
daß bei sinkender Drehzahl nicht der normale abfallende Zweig I
der Zündwinkelverstellkurve gegenüber der Drehzahl eingehalten
wird, sondern eine Frühverstellung entsprechend dem Zweig II
vorgenommen wird, was den Vorteil hat, daß der Motor nicht aus
gehen kann.
Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach
Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle der einfachen
Gleichrichtung des Ladeimpulses der Spule L1 zum Aufladen des
Ladekondensator C1 ein Brückengleichrichter verwendet wird. Die
im Kasten 2 zusammengefaßte Zündimpulsverzögerungsschaltung
kann bevorzugt als kundenspezifischer Schaltkreis auf einem
Mikrochip aufgebaut sein.
Claims (6)
1. Kondensator-Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem
Magnetgenerator und einem Zündimpulsgeber zum
Durchschalten eines den Kondensator über die Primär
wicklung der Zündspule entladenden elektronischen
Schalters, dadurch gekennzeichnet,
- a) daß der vom Magnetgenerator angesteuerte, mit einem Drehzahlmesser (10) versehene Zündimpulsgeber über ein eingespeichertes Zündkennfeldprogramm (9) eine drehzahlabhängige Verzögerung des Zündimpulses gegenüber dem Magnetgenerator-Impuls bewirkt, und
- b) daß der Drehzahlmesser (10, 11) im ganzen Drehzahl bereich (U) ständig feststellt, ob die Drehzahl gerade steigend oder fallend ist und ein entsprechendes Unterscheidungssignal erzeugt, und
- c) daß das Zündkennfeldprogramm (9) unterschiedliche Programmzweige (I, II) zur niedrigeren oder höheren Frühverstellung bei gleichen Drehzahlen aufweist, die abhängig vom Unterscheidungssignal aufgerufen werden.
2. Kondensator-Zündanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei fallender Drehzahl der Programmzweig
(II) mit der höheren Früherstellung des Zündzeitpunkts
gewählt wird.
3. Kondensator-Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich
net durch einen die Abgabe von Zündimpulsen bei falscher
Drehrichtung des Motors verhindernden Drehrichtungsde
tektor (4).
4. Kondensator-Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Drehrichtungsdetektor (4) auf die Zahl
der im Magnetgenerator induzierten positiven und/oder
negativen Halbwellen anspricht.
5. Kondensator-Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch einen den Drehrichtungsdetektor (4),
den Drehzahlmesser (10, 11), das Zündkennfeldprogramm (9)
und die Impulsverzögerungseinrichtung (7) umfassenden,
vorzugsweise als Mikrochip aufgebauten kundenspezifi
schen Schaltkreis.
6. Kondensator-Zündanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung
des Zündimpulsgebers als Energiequelle eine dem Polrad (5)
des Magnetgenerators zugeordnete Spule (L4) aufweist.
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