DE3709879C2 - Zündsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 31 34 883 A1 ist ein elektronisches geregeltes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Zündzeitpunkt durch Erzeugen eines Korrektursignals in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Eine Spannung wird innerhalb eines Zündzyklus sägezahnförmig in einem ersten Abschnitt desselben in der einen Richtung und in einem zweiten Abschnitt desselben in der entgegengesetzten Richtung integriert. Die Umkehrung der Integrationsrichtung wird für den Übergang vom zweiten zum ersten Abschnitt, d. h. zu Beginn eines neuen Zündzyklus, ausschließlich durch die abfallende Flanke eines Impulsgeber- Steuersignals und für den Übergang vom ersten zum zweiten Abschnitt durch das Unterschreiten einer vom Impulsgeber- Steuersignal unabhängigen Vergleichsspannung ausgelöst. Ein rechteckförmiges Zündzeitpunkt-Korrektursignal wird aus der ansteigenden Flanke des Impulsgeber-Steuersignals und dem Übergangszeitpunkt des Integrationssignals vom ersten zum zweiten Abschnitt erzeugt, wobei die ansteigende Flanke des Korrektursignals das Einschalten des primärseitigen Zündspulenstroms bewirkt und dessen abfallende Flanke durch das Ausschalten des primärseitigen Zündspulenstroms die Erzeugung einer Zündhochspannung bewirkt und damit den Zündzeitpunkt definiert.

Hierbei erfolgt jedoch die Steuerung des Zündspulen-Einschaltstroms invariant ohne Berücksichtigung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine, so daß die im Zündzeitpunkt an die Zündspule abgegebene Energiemenge nicht in Abhängigkeit des tatsächlichen Betriebszustand optimierbar und somit eine maximale, zur optimalen Zündung ausreichenden Energiemenge bei schneller Beschleunigung der Brennkraftmaschine nicht gewährleistet ist.

Ferner ist aus der die DE 31 35 881 A1 ergänzenden DE 32 33 554 A1 die Verwendung eines Entladungsimpulses zur Beschränkung des Integrationswerts für die Steuerung des Zündzeitpunkts auf einen Maximalwert bekannt. Das durch einen Induktionsgeber erzeugte Impulsgeber-Steuersignal kann in bekannten Zündsystemen bei hohen Drehzahlen einen maximal zulässigen Spannungs-Spitzenwert überschreiten und die funktionale Stabilität des Zündsystems gefährden. Unter solchen Bedingungen wird deshalb ein in seiner Breite variabler Entladungsimpuls erzeugt, der den Integrationswert zur Steuerung des Zündzeitpunkts auf einen zulässigen Maximalwert beschränkt. Der Entladungsimpuls besitzt demnach ausschließlich eine Integrationswert-Begrenzerfunktion, bei dessen Fehlen ein stabiles Systemverhalten nicht gewährleistet ist.

Weiter ist aus der DE 33 28 951 A1 ein elektronisch geregeltes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Zündzeitpunkt durch Erzeugen eines von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine abhängigen Zündzeitpunkt-Steuersignals gesteuert wird. Zu diesem Zweck wird eine Spannung innerhalb eines Zündzyklus sägezahnförmig in einem ersten Abschnitt desselben in der einen Richtung und in einem zweiten Abschnitt desselben in der entgegengesetzten Richtung integriert, wobei die Umkehrung der Integrationsrichtung zwischen den beiden Abschnitten ausschließlich durch die beiden Flanken des Impulsgeber- Steuersignals bestimmt wird. Ein rechteckförmiges Zündzeitpunkt- Steuersignal wird unabhängig vom Signalverlauf des Impulsgeber-Steuersignals aus dem Schnittpunkt des Integrationswerts mit einer Referenzspannung im ersten Abschnitt und dem Nulldurchgang der Integrationskurve vom ersten zum zweiten Abschnitt erzeugt.

Auch mit dieser bekannten Anordnung ist die Bereitstellung einer maximalen, zur optimalen Zündung ausreichenden Energiemenge bei schneller Beschleunigung der Brennkraftmaschine nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem für eine Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß selbst bei einer plötzlichen Beschleunigung eine ausreichende Zündenergie bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit, gesteuert durch ein Steuersignal, eine Spannung sägezahnförmig in einem zweiten Abschnitt des dem betrachteten Zündzyklus vorangehenden Zündzyklus in der einen Richtung integriert und in einem ersten Abschnitt des momentan betrachteten Zündzyklus in der Gegenrichtung. Die Umkehrung der Integrationsrichtung vom zweiten Abschnitt zum ersten Abschnitt erfolgt zum Zündzeitpunkt des Auftretens der abfallenden Flanke des Steuersignals und ist unabhängig von der Höhe des Integrationswerts zu diesem Zeitpunkt. Gleichzeitig wird zu diesem Zeitpunkt ebenfalls flankengesteuert der primärseitige Zündspulenstrom abgeschaltet und die Zündung ausgelöst.

Erreicht der Integrationswert im zu diesem Zeitpunkt neu beginnenden ersten Abschnitt des Zündzyklus einen ersten Vergleichswert, so erzeugt die Rückstellschaltung einen Rückstellimpuls kurzer Dauer zum Zurückstellen des Integrationswerts auf einen Anfangswert. Gleichzeitig wird zu diesem Zeitpunkt der primärseitige Zündspulenstrom und damit die Energiezufuhr zur Zündspule eingeschaltet. Bei steigender Drehzahl erreicht der Integrationswert einen niedrigeren Spitzenwert und wird daher schneller auf den ersten Vergleichswert entladen, so daß der Rückstellimpuls früher auftreten, das Erregen der Zündspule früher erfolgen, und somit auch in einem derartigen Betriebszustand ausreichend Zündenergie zugeführt werden kann.

Die Integration wird damit in drei Phasen variabler Dauer unterteilt, mit denen der Primärstrom-Einschaltzeitpunkt an wechselnde Betriebszustände angepaßt wird, d. h. der Schließwinkel derart variiert wird, daß die Dauer der Spulenerregung und damit die der Zündspule zugeführte Energie im wesentlichen konstant bleiben. Im Extremfall eines Auftretens einer sehr starken Beschleunigung, d. h. wenn die ansteigende Flanke des Steuersignals erscheint, bevor der Integrationswert den ersten Vergleichswert erreicht hat, wird der primärseitige Zündspulenstrom frühestmöglich eingeschaltet.

Hieraus ergibt sich immer eine maximal mögliche Einschaltdauer des Spulenstroms, die selbst bei einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine die Bereitstellung einer ausreichenden Zündenergie gewährleistet. Darüber hinaus wird bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl die Zündfunkendauer zuverlässig festgelegt, und es kann unter gleichzeitig einfacher Gestaltung der Zündspule eine ausreichend hohe Zündspannung erzeugt und zwangsweise verhindert werden, daß bei sehr langsamem Lauf der Brennkraftmaschine die Einschaltdauer übermäßig lang wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild des Zündsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 Kurvenformen von Signalen an verschiedenen Teilen des Zündsystems zur Erläuterung der Funktion desselben.

Fig. 3 Kurvenformen, die das Funktionsprinzip des Zündsystems veranschaulichen.

Fig. 4 Kennlinien der Maschinendrehzahl gegen den Schließwinkel bei dem in Fig. 1 gezeigten System.

Fig. 5 ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform eines in dem System nach Fig. 1 verwendeten Addier/Subtrahier- Integrators zeigt.

Fig. 6 ein Schaltbild des Zündsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 Kurvenformen von Signalen an verschiedenen Teilen des in Fig. 6 gezeigten Systems zur Erläuterung der Funktion desselben.

Fig. 8 ein Schaltbild, das wesentliche Teile des Zündsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 9 ein Schaltbild des Zündsystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 Kurvenformen von Signalen an verschiedenen Teilen des in Fig. 9 gezeigten Sytems zur Erläuterung der Funktion desselben.

Fig. 11 bis 13 Kurvenformen für die nähere Erläuterung des Funktionsprinzips des Zündsystems.

Fig. 14 eine grafische Darstellung von Kennlinien der Drehzahl der Brennkraftmaschine gegen den Schließwinkel bei dem in Fig. 9 gezeigten System.

Fig. 15 ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform eines in dem System nach Fig. 9 verwendeten Addier/ Subtrahier-Integrators zeigt.

Fig. 16 ein Schaltbild des Zündsystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Fig. 17 Kurvenformen von Signalen an verschiedenen Teilen des in Fig. 16 gezeigten Systems zur Erläuterung der Funktion desselben.

Fig. 18 und 19 Schaltbilder, die jeweils andere Ausführungsformen eines in dem System nach Fig. 16 verwendeten Addier/Subtrahier-Integrators zeigen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Zündsystems wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Schaltbild in Fig. 1 und die Kurvenformen nach Fig. 2 beschrieben. In der Fig. 1 ist 10 ein Signalgeber zum Erzeugen eines Zündwinkelsignals, das entsprechend dem Drehwinkel der Brennkraftmaschine in einen ersten und einen zweiten Abschnitt mit im wesentlichen festgelegten Winkeln unterteilt ist, unter Nutzung des Hall-Effekts oder dergleichen. Mit 30 ist ein Leistungstransistor bezeichnet, während mit 20 eine Zenerdiode zum Schutz gegen Durchschlagen des Leistungstransistors 30 bezeichnet ist.

Mit 40 ist eine Zündspule bezeichnet, während mit 50 ein Batterieanschluß bezeichnet ist, der über einen nicht gezeigten Zündschlüsselhalter mit dem Pluspol einer Batterie verbunden ist. Nachstehend wird nun eine Steuerschaltung beschrieben. Eine Impulsformerschaltung zur Bildung eines Eingangssignals aus dem von dem Signalgeber 10 abgegebenen Winkelsingal enthält Widerstände 101 bis 105 und Transistoren 106 und 107. Eine Lade/Entlade-Steuerschaltung 200 enthält Widerstände 201 bis 210 und Transistoren 211 bis 216.

Ein Addier/Subtrahier-Integrator 300 enthält Widerstände 301 bis 306, eine Diode 307, einen Kondensator 308, Transistoren 309 bis 312 und einen Vergleicher 313.

Eine monostabile Schaltung 400 zum Verhindern eines fortgesetzten Einschaltzustands enthält Widerstände 401 bis 411, eine Diode 412, einen Kondensator 413, Transistoren 414 bis 418 und Vergleicher 419 und 420.

Eine Konstantspannungs/Ausgangsverstärkerschaltung 500 enthält Widerstände 501 bis 505, eine Zenerdiode 506 und Transistoren 507 bis 509.

Es wird nun die Funktion des gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebauten Systems erläutert. In der Fig. 2 ist links der Betrieb bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl, in der Mitte der Betrieb bei verhältnismäßig hoher Drehzahl und rechts der Betrieb bei stillstehender Brennkraftmaschine und eingeschaltetem Zündschlüsselhalter dargestellt. In der Fig. 2 sind bei (a) bis (i) jeweils die Kurvenform von Signalen dargestellt, die an jeweiligen Bauteilen entstehen und die in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Zuerst wird auf den linken Teil der Fig. 2 Bezug genommen.

Wenn während eines zweiten Abschnitts eines vorangehenden Zündzyklus von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf hohem Pegel liegt, wird der Kondensator 308 mit einer bestimmten Spannung exponentiell aufgeladen. Wenn zu dem Zeitpunkt t1 das Winkelsignal des Signalgebers 10 von dem hohen auf den niedrigen Pegel wechselt, wird der Transistor 106 gesperrt und der Transistor 215 durchgeschaltet, so daß das Laden des bisher über den Widerstand 301, die Diode 307 und den Widerstnad 302 geladenen Kondensators 308 beendet wird. Zugleich wird der Transistor 107 durchgeschaltet und der Transistor 311 gesperrt, wodurch eine Stromspiegelschaltung bestehend aus den Transistoren 310 und 312 bewirkt, daß die subtraktive zeitliche Integration der Ladungen im Kondensator 308, nämlich desen Entladung über den Transistor 310, mit einem Strom beginnt, der gleich dem aus einer nachfolgend mit Vcc bezeichneten Spannungsquelle hierfür fließenden Strom ist; dies hat zur Folge, daß die Anschlußspannung (b) an dem Kondensator 308 linear abnimmt, solange während des ersten Abschnitts des Zündzyklus das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf niedrigem Pegel liegt.

Wenn dann zu einem Zeitpunkt t2 die Spannung an dem Kondesnator 308 auf eine erste Vergleichsspannung VT1 absinkt, die durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem Widerstand 305 und dem Widerstand 306 bestimmt ist, steigt das Ausgangssignal (c) des Vergleichers 313 auf den hohen Pegel an, wodurch der Transistor 212 durchgeschaltet und der Transistor 213 gesperrt wird.

Da das Ausgangssignal (f) des Vergleichers 419 noch auf dem niedrigen Pegel liegt und daher der Transistor 214 gesperrt ist, steigt an dessen mit dem Kollektor des Transistors 213 verbundenem Kollektor das Signal (h) einen Rückstellimpuls bildend auf den hohen Pegel an, so daß der Transistor 309 durchgeschaltet wird, wodurch der Kondensator 308 schnell auf den Anfangswert (0V) entladen wird.

Andererseits wird durch das Durchschalten des Transistors 212 der Transistor 414 gesperrt, so daß der Kondensator 413 aus der Konstantspannungsquelle über die Widerstände 402 und 403 aufgeladen wird. Zugleich wird durch das Sperren des Transistors 213 der Transistor 415 durchgeschaltet, so daß der Kondensator 413 ferner über den Widerstand 406 und die Diode 412 geladen wird.

Infolgedessen steigt die Anschlußspannung (e) an dem Kondensator 413 steil an. Weiterhin wird durch das Durchschalten des Transistors 212 der Transistor 418 gesperrt, was zur Folge hat, daß der Leistungstransistor 30 eingeschaltet wird, wodurch das Zuführen des Primärstroms zu der Zündspule 40 beginnt.

Wenn zu einem Zeitpunkt t3 die Spannung an dem Kondensator 413 eine zweite Vergleichsspannung VT2 erreicht, die durch das Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 407 und 408 und dem Widerstand 409 bestimmt ist, steigt das Ausgangssignal (f) des Vergleichers 419 auf den hohen Pegel an, so daß der Transistor 214 durchgeschaltet wird, wodurch der in Fig. 2 gezeigte Rückstellimpuls (h) beendet wird.

Infolgedessen wird der Transistor 309 und damit der Schnellentladungskreis für den Kondensator 308 gesperrt, während durch das Sperren des Transistors 415 der Transistor 416 durchgeschaltet wird, wodurch das Laden des Kondensators 413 über den Widerstand 406 beendet wird, so daß daher der Ladegradient des Kondensators 413 flacher wird. Obzwar der Transistor 216 gesperrt ist, beginnt noch nicht das Laden des Kondensator 308, da der Transistor 215 durchgeschaltet ist.

Wenn dann zu einem Zeitpunkt t4 das Winkelsignal (a) des Signalgebers 10 den hohen Pegel annimmt, wird der Transistor 106 durchgeschaltet und der Transistor 215 gesperrt, so daß das Laden des Kondensators 308 über den Widerstand 301 beginnt.

Wenn dann das Ausgangssignal des Signalgebers 10 zu einem Zeitpunkt t5 wieder auf den niedrigen Pegel abfällt, wird der Transistor 211 gesperrt, während der Transistor 218 durchgeschaltet wird. Dadurch wird der Leistungstransistor 30 abgeschaltet, wodurch der Strom über die Primärwicklung der Zündspule 40 abgeschaltet wird, in deren Sekundärwicklung auf diese Weise eine hohe Zündspannung induziert wird.

Es wird nun kurz der mittlere Teil der Fig. 2 erläutert. Mit einem Anstieg der Drehzahl wird der Kondensator 308 mit einer geringeren Ladungsmenge geladen, wodurch die Entladedauer des Kondensators vor dem Erreichen der ersten Vergleichsspannung VT1 verkürzt wird, was zu einem früheren Beginn der Erregung der Zündspule 40 führt. Die Kennlinie des Schließwinkels in bezug auf die Drehzahl wird nachfolgend quantitativ erläutert.

Es wird nun kurz der rechte Teil der Fig. 2 beschrieben.

Es sei angenommen, daß bei eingeschaltetem Zündschlüsselschalter und stillstehender Brennkraftmaschine das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf dem hohen Pegel verbleibt und der Transistor 211 eingeschaltet bleibt, oder das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf dem niedrigen Pegel verbleibt und der Kondensator 308 auf "0" entladen wird, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers 313 den hohen Pegel beibehält und der Transistor 212 durchgeschaltet bleibt. Dadurch bleibt der Transistor 414 gesperrt.

Infolgedessen steigt die Spannung an dem Kondensator 413 fortgesetzt an, wonach zu einem Zeitpunkt, an dem die Spannung an dem Kondensator 413 eine dritte Vergleichsspannung VT3 erreicht, die durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem Widerstand 407 und den Widerständen 408 und 409 bestimmt ist und die auf einem im Vergleich zu der zweiten Vergleichsspannung VT2 ausreichend großen Wert eingestellt ist, das Ausgangssignal (g) des Vergleichers 420 auf den hohen Pegel ansteigt, so daß der Transistor 417 durchgeschaltet wird, wodurch verhindert wird, daß der Leistungstransistor 30 fortgesetzt eingeschaltet bleibt.

Es wird nun quantitativ die Kennline der Änderungen des Schließwinkels Θ in bezug auf Änderungen der Drehzahl N erläutert. Zuerst wird anhand Fig. 3 das Prinzip der Schließwinkelsteuerung erläutert. Bei (a) ist die Kurvenform des Winkelsignals des Signalgebers 10 gezeigt, während bei (b) die Kurvenform der Anschlußspannung an dem Kondensator 308 des Addier/Subtrahier-Integrators 300 gezeigt ist. Hinsichtlich der Anteile hohen und niedrigen Pegels des Winkelsignals des Signalgebers 10 sei angenommen, daß bei einer Zündzyklus-Zeit T bei einer gegebenen Drehzahl der Anteil hohen Pegels K ist. Während der Dauer dieses hohen Pegels, d. h., während einer Zeit KT, wird durch das Laden des Kondensators 308 eine additive Integration nach einer Exponentialfunktion der Zeit ausgeführt, während in der restlichen Zeit (T-KT) durch das Entladen eine einfache bzw. lineare subtraktive Integration ausgeführt wird; zu dem Zeitpunkt, an dem der Subtraktions-Integrationswert einen vorbestimmten Wert VT erreicht, beginnt die Erregung der Zündspule, welche dann zum Zeitpunkt des Abfallens des Winkelsignals des Signalgebers 10 von dem hohen auf den niedrigen Pegel beendet wird. Wenn die Zeitdauer der Erregung der Zündspule 40 die in Fig. 3 mit T_ON bezeichnete Zeit ist, wird der Schließwinkel folgendermaßen berechnet:

Es sei angenommen, daß
C: die Kapazität des Kondensators 303 ist,
K: das Tastverhältnis des Winkelsignals des Signalgebers ist,
R301: der Widerstandswert der Reihenschaltung aus den Widerständen 301 und 302 ist,
R304: der Widerstandswert des Widerstands 304 ist,
Vcc: die Speisespannung an den Widerständen 301 und 304 ist und
Vc: die Ladespannung an dem Kondensator 308 ist;
ferner werden die Basis-Emitter-Spannung VBE des Transistors 312 und der Durchlaß-Spannungsabfall VF an der Diode 307 als näherungsweise "0" angenommen. Es ergibt sich

Der Entladestrom des Kondensators 308 ist gegeben durch

Daraus folgt:

wobei folgende Werte einzusetzen sind: VT = 0,2 (V), C = 0,22 (µF), R301 = 136 (kΩ), R304 = 800 (kΩ), Vcc = 0,8 · Batteriespannung V_B (infolge des Spannungsabfalls der Speisespannung an dem Widerstand 503) und K = 30°/180° (Kurbelwellenwinkel). Fig. 4 zeigt die Rechenergebnisse für die Batteriespannungen 10 V und 16 V bei einer Batterie mit der Nennspannung 12V.

In Fig. 4 sind als gestrichelte Linien idealisierte Schließwinkel-Kennlinien mit einer festen Einschaltzeit zum Erhalt eines bestimmten Primärstroms dargestellt. Abweichend von dem herkömmlichen System, bei dem sich der Schließwinkel proportional zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine ändert, ist das Zündsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel derart ausgelegt, daß der Kondensator im zweiten Abschnitt exponentiell geladen wird, so daß im Bereich niedriger Drehzahlen, in dem häufig bei der Beschleunigung der Brennkraftmaschine eine Verkürzung der Einschaltdauer auftritt, die Erregungs- oder Einschaltdauer im Vergleich zu der idealisierten Schließwinkel-Kennlinie groß ist.

Falls ferner bei einer plötzlichen oder starken Beschleunigung der Brennkraftmaschine das Winkelsignal aus dem Signalgeber 10 von dem niedrigen auf den hohen Pegel wechselt, bevor die Entladespannung des Kondensators die erste Vergleichsspannung VT1 erreicht, wird dadurch der Transistor 211 durchgeschaltet, wodurch über die Transistoren 418, 508 und 509 der Leistungstransistor 30 eingeschaltet wird, so daß die Erregung der Primärwicklung der Zündspule 40 beginnt. Dadurch ist selbst bei starker Beschleunigung eine minimal erforderliche Einschaltdauer des Primärstroms während der Zeit hohen Pegels des Winkelsignals des Signalgebers 10 gewährleistet.

Ferner wird zu Beginn des Zuführens des Primärstroms ein Rückstellimpuls kurzer Dauer gemäß Fig. 2(h) an der Basis des Transistors 309 erzeugt, wodurch dieser unverzögert durchgeschaltet wird, so daß der Kondensator 308 auf den Anfangswert (0V) entladen wird. Die Impulsdauer des Rückstellimpulses ist so kurz, daß das Laden des Kondensators 308 in dem zweiten Abschnitt nicht wesentlich beeinflußt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, während des nächsten Zündzyklus selbst bei starker Beschleunigung den Kondensator 308 von dem Anfangswert an zu laden, wodurch das Verzögern des Einschaltens im nächsten Zündzyklus verhindert wird.

Ferner können dadurch, daß der Ladestrom des Kondensators 413 nach dem Erreichen der zweiten Vergleichsspannung VT2 auf einen anderen Gradienten verringert wird, der Rückstellimpuls kurzer Dauer und ein weitaus längeres Abschaltsignal für den noch eingeschalteten Leistungstransistor auf genaue Weise durch das Erfassen der Anschlußspannung an dem einzigen Kondensator 413 mittels der Vergleicher 419 und 420 erzeugt werden.

Die Fig. 5 zeigt als andere Ausführungsform einen Addier/ Subtrahier-Integrator 3000, der bei dem Zündsystem nach Fig. 1 verwendet wird. Nach Fig. 5 ist dem Integrator 300 des in Fig. 1 gezeigten Zündsystems eine Stromspiegelschaltung mit einem Widerstand 314 und Transistoren 315 und 316 hinzugefügt, und zwar mit dem Zweck, die additive Integration an dem Kondensator 308 als Kombination einer linearen additiven Integration und einer exponentiellen additiven Integration auszuführen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Zündsystems ist in Fig. 6 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ein Anschluß des Widerstands 402 zum Laden des Kondensators 413 nicht an den Emitter (Konstantspannungsausgang) des Spannungsregler-Transistors 507, sondern an dessen Kollektor mit der Speisespannung Vcc angeschlossen ist.

Die Kurvenformen der an den verschiedenen Teilen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entstehenden und dem rechten Teil der Fig. 2 entsprechenden Signale sind in Fig. 7 in einen linken Teil für niedrige Batteriespannung und einen rechten Teil für hohe Batteriespannung unterteilt. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß bei niedriger Batteriespannung der Kondensator 413 über die Widerstände 402 und 403 mit geringerem Strom geladen wird, so daß eine längere Zeit bis zum zwangsweisen Ausschalten des Leistungstransistors 30 verstreicht. Infolgedessen erreicht selbst bei niedriger Batteriespannung und sehr niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine beispielsweise während des Anlaufens der Brenkraftmaschine die Ladespannung an dem Kondensator 413 nicht die dritte Vergleichsspannung VT3, so daß auf diese Weise ein fehlerfreies Anlassen der Brennkraftmaschine ermöglicht ist. Im Gegensatz dazu ist bei hoher Batteriespannung der Ladestrom für den Kondensator 413 erhöht, so daß die Ladespannung des Kondensators 413 die dritte Vergleichsspannung VT3 in kürzerer Zeit erreicht, wodurch während des Stillstands der Brennkraftmaschine eine unnötige Erwärmung des Leistungstransistors 30 und der Zündspule 40 verhindert werden kann.

Bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Erregungs-Einschaltsignal vom Vergleicher 313 zu einem Zeitpunkt erzeugt, an dem der Integrationswert der ersten Integrierschaltung den vorbestimmten Wert erreicht, und das Erregen der Zündspule 40 beginnt zum Zeitpunkt des Erzeugens des Einschaltsignals oder des Wechselns des Winkelsignals des Signalgebers 10 vom ersten zum zweiten Abschnitt, je nachdem, welches dieser Ereignisse früher eintritt. Es besteht jedoch keine Einschränkung auf diese Betriebsweise; vielmehr kann natürlich die gleiche Wirkung alternativ dadurch erreicht werden, daß das Einschaltsignal für den Erregungsbeginn der Zündspule 40 zum Zeitpunkt des Abfallens des Rückstellimpulses erzeugt wird, welcher während einer kurzen Zeitdauer erzeugt wird, bevor der Integrationswert bei der mit dem Erzeugen eines Ausgangssignals des Vergleichers 313 begonnenen Integration der zweiten Integrierschaltung den kleinen ersten vorgewählten Sollwert erreicht. D. h., es ist leicht zu ersehen, daß die gleiche Wirkung mit einer Anordnung erzielbar ist, bei der der Zeitpunkt des Beginnens der Speisung der Zündspule auf direkte oder indirekte Weise dadurch bestimmt wird, daß der Integrationswert der ersten Integrierschaltung einen vorbestimmten Wert erreicht.

Fig. 8 zeigt die wesentlichen Teile des Zündsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Einschaltsignal zum Zeitpunkt des Abfallens eines Rückstellimpulses erzeugt wird. Abweichend von dem vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erfolgt in einer logischen Schaltung mit Widerständen 202a und 203a und Transistoren 211a und 212a eine logische Verknüpfung des in Fig. 2(a) gezeigten Winkelsignals des Signalgebers 10 und des in Fig. 2(f) gezeigten Ausgangssignals des Vergleichers 419, wobei das sich ergebende logische Ausgangssignal statt des in Fig. 2(d) gezeigten logischen Ausgangssignals der Transistoren 211 und 212 über den Widerstand 411 an die Basis des Transistors 418 angelegt wird.

Ferner kann abweichend von den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen eine Integrierschaltung mit einer analogen Schaltung und einem Kondensator verwendet wird, statt dessen eine andere Integrierschaltung mit einer digitalen Schaltung und einem Zähler verwendet werden sowie auch die Integration der Integrierschaltung in den zu den in Fig. 2 gezeigten Richtungen jeweils entgegengesetzten Richtung ausgeführt werden.

Ferner kann anstelle des Signalgebers 10 zum Steuern des Zündzeitpunkts mit einem mechanischen Phasenvorschubmechanismus ein anderer Signalgeber zum Steuern des Zündzeitpunkts auf elektronische Weise mittels eines Mikrocomputers verwendet werden.

Falls bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen während einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine das Winkelsignal des Signalgebers 10 von dem ersten zu dem zweiten Abschnitt wechselt, bevor in der entsprechenden Generatorschaltung ein Einschaltsignal erzeugt wird, wird der Leistungstransistor 30 eingeschaltet, wodurch die Zufuhr des Primärstroms zur Primärwicklung der Zündspule 40 beginnt. Auf diese Weise ist selbst bei starker oder plötzlicher Beschleunigung ein Minimum an erforderlicher Primärstrom-Einschaltzeit während des zweiten Abschnitts des Winkelsignals des Signalgebers 10 sichergestellt. Ferner wird von der Rückstellschaltung synchron mit dem Beginn der Zufuhr des Primärstroms der Rückstellimpuls kurzer Dauer erzeugt, um dadurch unverzüglich den Integrationswert der Integrierschaltung auf den Anfangswert zurückzustellen. Es ist somit möglich, in dem nächsten Zündzyklus selbst bei der plötzlichen Beschleunigung in der Integrierschaltung von dem Anfangswert ausgehend zu integrieren, wodurch eine Verzögerung des Einschaltzeitpunkts verhindert wird, die sonst im nächsten Zündzyklus auftreten könnte. Infolgedessen wird zwangsläufig eine Verminderung der Zündenergie verhindert.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die zweite Integrierschaltung zum Steuern der Erzeugung des Rückstellimpulses auch zum Ausschalten des bei Stillstand eingeschaltet belassenen Leistungstransistors verwendet wird, so daß sich damit eine vereinfachte Anordnung zum Verhindern einer unnötigen Erwärmung des Leistungstransistors 30 und der Zündspule 40 ergibt.

Ferner wird die Zeit bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Integrationswert der zweiten Integrierschaltung den Sollwert erreicht, entsprechend der Speisespannung in der Weise geändert, daß der Leistungstransistor 30 um so früher ausgeschaltet wird, je höher die Speisespannung Vcc ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei hoher Batteriespannung und stehender Brennkraftmaschine ein unnötiges Erwärmen der Zündspule 40 oder des Leistungstransistor 30 zu verhindern. Wenn im Gegensatz dazu die Brennkraftmaschine im Bereich sehr niedriger Drehzahlen bei niedriger Batteriespannung, wie beispielsweise beim Anlassen der Maschine läuft, wird der Zeitpunkt des Ausschaltens des Leistungstransistors 30 verzögert, wodurch ein fehlerfreies Anlaufen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Fig. 9 zeigt das Zündsystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem der Addier/Subtrahier-Integrator 300 und die monostabile Schaltung 400 zum Verhindern des fortgesetzten Einschaltens nach Fig. 1 jeweils durch abgewandelte Schaltungen 3001 und 4001 ersetzt sind. Die Gestaltungen und Verbindungen des Signalgebers 10, der Eingangssignal- Impulsformerschaltung 100, der Lade/Entlade-Steuerschaltung 200, der Konstantspannungs/Ausgangsverstärkerschaltung 500 und der Zündschaltung 600 sind mit denjenigen bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel identisch. Bei den beiden Ausführungsbeispielen sind mit den gleichen Bezugszeichen gleichartige Komponenten bezeichnet, die auf gleiche Weise arbeiten.

Mit 3001 ist der abgewandelte Addier/Subtrahier-Integrator mit Widerständen 320 bis 334, Dioden 335 und 336, einem Kondensator 337, Transistoren 338 bis 349 und Vergleichern 350 und 351 bezeichnet. Dieser abgewandelte Integrator enthält im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Integrator 300 zusätzliche Elemente wie Stromspiegelschaltungen, bestehend aus den Transistoren 338, 339, 344 und 345, die Diode 336 und den Vergleicher 351.

Mit 4001 ist die abgewandelte monostabile Schaltung zum Unterbrechen des fortgesetzten Einschaltens bezeichnet, die sich von der Schaltung 400 nach Fig. 1 hauptsächlich darin unterscheidet, daß der Kollektor des Transistors 414 über den Widerstand 402 mit dem Kollektor des Transistors 507 und der Speisespannung Vcc verbunden ist (Leitung zwischen Anschlüssen und ), das Ausgangssignal (f) des Vergleichers 419 über den Kollektor eines Transistors 423 mit der Basis des Transistors 417 und das Ausgangssignal (g) des Vergleichers 420 mit der Basis eines Transistors 421 verbunden ist, dessen Kollektor mit den miteinander gekoppelten Kollektoren der Transistoren 417 und 418 verbunden ist.

Es wird nun die Funktion der Schaltung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erläutert. In Fig. 10 ist im linken Teil der Bereich bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl, im mittleren Teil der Betrieb bei verhältnismäßig hoher Drehzahl und im rechten Teil der Betrieb bei stehender Brennkraftmaschine und eingschaltetem Zündschlüsselschalter dargestellt. Die bei (a) bis (i) in Fig. 10 dargestellten Kurvenformen sind diejenigen von Signalen, die in Fig. 9 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Zuerst wird der linke Teil von Fig. 10 erläutert.

Während des zweiten Abschnitts des Zündzyklus wird in der Zeit von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t3, während der das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf dem hohen Pegel verbleibt, der Kondensator 337 auf eine bestimmte Spannung aufgeladen. Zu einem Zeitpunkt t1, an dem die Ladespannung eine niedrige erste Vergleichsspannung VT1L erreicht, die durch den Widerstand 326 und die parallel geschalteten Widerstände 327 und 328 bestimmt ist, wechselt das in Fig. 10(c) gezeigte Ausgangssignal des Vergleichers 350 von dem hohen auf den niedrigen Pegel. Wenn die Ladespannung des Kondensators 337 weiter ansteigt und zu einem Zeitpunkt t2 eine hohe zweite Vergleichsspannung VT2H erreicht, die durch die Widerstände 329 und 330 bestimmt ist, gibt der Vergleicher 351 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels ab, durch das der Transistor 349 gesperrt wird, wodurch der Transistor 348 durchgeschaltet wird. Infolgedessen wird zu dem Widerstand 330 der Widerstand 331 parallel geschaltet, wodurch die zweite Vergleichsspannung VT2 für den Vergleicher 351 von hohem Pegel auf einen niedrigen Pegel VT2L geändert wird. Zugleich wird über den Widerstand 324 der Transistor 346 durchgeschaltet, um einen bisher über die Diode 336 zu dem Transistor 342 fließenden Strom zu unterbrechen, der durch die Transistoren 344 und 345 und den Widerstand 325 bestimmt ist, welche eine Stromspiegelschaltung bilden. Daher wird der Entladestrom des Kondensators 337 im ersten Abschnitt vermindert, um dadurch den Entladungsgradienten umzuschalten. Zugleich wird durch das Ausgangssignal niedrigen Pegels aus dem Vergleicher 351 der Transistor 347 gesperrt, was zur Folge hat, daß die erste Vergleichsspannung an dem Vergleicher 350 von dem niedrigen Pegel auf eine hohe Spannung VT1H umgeschaltet wird. Wenn zum Zeitpunkt t3 das Winkelsignal des Signalgebers 10 von dem hohen auf den niedrigen Pegel wechselt, wird der Transistor 106 gesperrt und der Transistor 215 durchgeschaltet, so daß der bisher über die Diode 335 und den Widerstand 320 zum Kondensator 337 fließende, durch den Widerstand 321 und die Stromspiegelschaltung mit den Transistoren 338 und 339 bestimmte Ladestrom unterbrochen wird. Zugleich wird durch das Durchschalten des Transistors 107 der Impulsformerschaltung 100 der Transistor 343 gesperrt und damit die Entladung (subtraktive Integratiton) der Ladespannung des Kondensators 337 über den Transistor 341 mit einem Strom begonnen, der gleich dem aus der Stromversorgung (mit der Speisespannung Vcc) für die Transistoren über den Widerstand 325 fließenden Strom ist. Infolgedessen wird die Anschlußspannung des Kondensators 337 mit der in Fig. 10(b) gezeigten Kurvenform linear während der Zeit vermindert, während der das Winkelsignal des Signalgebers 10 im ersten Abschnitt des Zündzyklus auf dem niedrigen Pegel verbleibt.

Wenn zu einem Zeitpunkt t4 die Spannung an dem Kondensator 337 bis auf den durch die Widerstände 326 und 327 bestimmten hohen Pegel VT1H der ersten Vergleichsspannung VT1 abgefallen ist, nimmt das in Fig. 10(c) gezeigte Ausgangssignal des Vergleichers 350 den hohen Pegel an, so daß der Transistor 212 durchgeschaltet und der Transistor 213 gesperrt wird. Zu diesem Zeitpunkt bleibt das in Fig. 10(f) gezeigten Ausgangssignal des Vergleichers 419 noch auf dem niedrigen Pegel, wobei der Transistor 214 gesperrt ist, so daß an dessen gemeinsamen Kollektor das in Fig. 10(h) gezeigte Ausgangssignal auf den hohen Pegel ansteigt, wodurch der Transistor 340 durchgeschaltet wird und der Kondensator 337 schnell auf den Anfangswert (0V) entladen wird. Ferner wird durch das Einschalten des Transistors 212 der Transistor 414 gesperrt, so daß das Laden des Kondensators 413 aus der Stromquelle mit der Speisespannung Vcc über die Widerstände 402 und 403 beginnt. Zugleich bewirkt das Sperren des Transistors 213 das Durchschalten des Transistors 416 und das Sperren des Transistors 417, so daß der Kondensator 413 auch über die Diode 412 geladen wird. Dadurch steigt die in Fig. 10(e) gezeigte Anschlußspannung an dem Kondensator 413 steil an. Andererseits bewirkt das Durchschalten des Transistors 212 das Sperren des Transistors 418. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Anschlußspannung des Kondensators 337 durch dessen Entladung infolge des Durchschaltens des Transistors 340 auf den niedrigen Pegel VT2L der zweiten Vergleichsspannung VT2 an dem Vergleicher 351 abgefallen ist, gibt der Vergleicher 351 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab, so daß der Transistor 349 durchgeschaltet und der Transistor 348 gesperrt wird, wodurch die zweite Vergleichsspannung VT2 auf den hohen Pegel VT2H umgeschaltet wird, während zugleich der Transistor 346 gesperrt wird. Gleichzeitig wird auch der Transistor 347 durchgeschaltet, so daß der Widerstand 328 zu dem Widerstand 327 parallel geschaltet wird, wodurch die erste Vergleichsspannung VT1 auf den niedrigen Pegel VT1L umgeschaltet wird, der durch das Verhältnis der Parallelschaltung zu dem Widerstand 326 bestimmt ist.

Zu einem Zeitpunkt t5, an dem die Anschlußspannung des Kondensators 413 eine dritte Vergleichsspannung VT3 erreicht, die durch das Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 407 und 408 und dem Widerstand 409 bestimmt ist, nimmt das in Fig. 10(f) gezeigte Ausgangssignal des Vergleichers 419 den hohen Pegel an, wodurch der Transistor 214 durchgeschaltet und dadurch der in Fig. 10(h) gezeigte Rückstellimpuls abgeschaltet wird. Infolgedessen wird durch das Durchschalten des Transistors 423 der Transistors 417 gesperrt. Da die beiden Transistoren 421 und 418 gesperrt sind, wird der Transistor 408 durchgeschaltet, wodurch der Transistor 409 gesperrt wird, so daß aus dem Treiber-Widerstand 504 über den Widerstand 505 ein Basisstrom zu dem Leistungstransistor 30 fließt, wodurch dieser eingeschaltet wird. Mit dem Durchschalten des Transistors 214 wird der Transistor 416 gesperrt und der Transistor 417 durchgeschaltet. Dadurch wird das schnelle Laden des Kondensators 413 beendet, was zur Folge hat, daß die in Fig. 10(e) gezeigte Kurvenform der Ladespannung des Kondensators 413 flacher verläuft. Da hierbei der Transistor 215 durchgeschaltet ist, obwohl der Transistor 216 gesperrt ist, beginnt noch nicht das Laden des Kondensators 337.

Wenn zu einem Zeitpunkt t6 das in Fig. 10(a) gezeigte Winkelsignal des Signalgebers 10 den hohen Pegel annimmt, wird der Transistor 106 durchgeschaltet und der Transistor 215 gesperrt, wodurch das Laden des Kondensators 337 über den Widerstand 320 beginnt.

Wenn zu einem Zeitpunkt t7 das Winkelsignal des Signalgebers 10 wieder auf den niedrigen Pegel abfällt, wird der Transistor 211 gesperrt und der Transistor 418 durchgeschaltet. Dadurch wird der Leistungstransistor 30 ausgeschaltet und damit die Stromzufuhr zur Primärwicklung der Zündspule 40 unterbrochen, wodurch zugleich in der Sekundärwicklung die hohe Zündspannung induziert wird.

Es wird nun der mittlere Teil der Fig. 10 erläutert. Wenn bei steigender Drehzahl das Laden des Kondensators 337 zu einem Zeitpunkt t8 beginnt, erreicht die Ladespannung des Kondensators 337 nicht den hohen Pegel VT2H der zweiten Vergleichsspannung VT2 an dem Vergleicher 351, so daß dessen Ausgangssignal auf dem hohen Pegel verbleibt. Dadurch ist der Transistor 347 durchgeschaltet, so daß die erste Vergleichsspannung VT1 auf dem niedrigen Pegel VT1L bleibt. Der Transistor 349 ist durchgeschaltet und der Transistor 346 ist gesperrt, so daß ein Strom, der zu dem über den Widerstand 325 fließenden Strom äquivalent ist, und der über den Widerstand 323 fließende Strom zu einem Strom über den Transistor 342 zusammengefaßt werden, der einen Teil einer Stromspiegelschaltung bildet. Auf diese Weise wird der Kondensator 337 mit einem etwas stärkeren Strom als bei niedriger Drehzahl entladen.

Es wird nun kurz der rechte Teil von Fig. 10 erläutert. Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt des Einschalten des Zündschlüsselschalters die Brennkraftmaschine stillsteht, das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf dem hohen Pegel verbleibt und der Transistor 211 durchgeschaltet ist, oder das Winkelsignal des Signalgebers 10 auf den niedrigen Pegel abgefallen ist und der Kondensator 337 auf "0" entladen ist, wobei der Transistor 212 durchgeschaltet und der Transistor 418 gesperrt ist.

Die Spannung an dem Kondensator 413 steigt fortgesetzt an, wonach zu einem Zeitpunkt, an dem die Spannung an dem Kondensator 413 eine vierte Vergleichsspannung VT4 erreicht, die von dem Verhältnis der Widerstände 408 und 409 zu dem Widerstand 407 abhängig ist und damit auf einen Wert eingestellt ist, der im Vergleich zu der dritten Vergleichsspannung VT3 ausreichend höher liegt, das Ausgangssignal (Fig. 2(g)) des Vergleichers 420 den hohen Pegel annimmt, wodurch der Transistor 421 durchgeschaltet wird und das fortgesetzte Leiten des Leistungstransistors 30 abgebrochen wird.

Es wird nun der Zusammenhang zwischen der Änderung des Schließwinkels Θ und der Änderung der Drehzahl N quantitativ erläutert. Zunächst wird anhand Fig. 11 das Prinzip der Schließwinkelsteuerung erläutert. In Fig. 11 ist bei (a) die Kurvenform des Winkelsignals des Signalgebers 10 dargestellt, während bei (b) die Kurvenform der Anschlußspannung des Kondensators 337 des Addier/Subtrahier-Integrators 3001 dargestellt ist. Es sei angenommen, daß für das Ausgangssignal des Signalgebers 10 das Verhältnis zwischen den Perioden hohen und niedrigen Pegels in einem Zündzyklus T für eine gegebene Drehzahl mit einer durch K dargestellten Periode hohen Pegels gewählt ist. Während dieser Periode hohen Pegels, nämlich während der Zeit KT, wird an dem Kondensator 337 durch das Laden die additive Integration ausgeführt, während in der übrigen Zeit (T-KT) die einfache lineare subtraktive Integration nach der Zeit (durch das Entladen) vorgenommen wird. Zu einem Zeitpunkt, an dem der Integrationswert bei der subtraktiven Integration einen vorbestimmten Wert VT1 erreicht, beginnt die Erregung der Zündspule 40. Die Erregung wird zum Zeitpunkt des Abfallens des Winkelsignals des Signalgebers 10 vom hohen auf den niedrigen Pegel beendet. Wenn der in Fig. 11 mit T_ON bezeichnete Zeitabschnitt die Zeit der Erregung der Zündspule 40 darstellt, ergibt sich der Schließwinkel folgendermaßen:

Wenn die Geschwindigkeit der subtraktiven Integration gleich "K" gegenüber der Geschwindigkeit der additiven Integration gewählt wird, wird während des Abschnitts T des nachfolgenden Zündzyklus durch die subtraktive Integration der Integrationswert Vc der additiven Integration unter gleichmäßig gehaltenen Bedingungen gerade auf "0" verringert, wobei die bei der ersten Vergleichsspannung VT1 in Gang gesetzte Einschaltzeitdauer T_ON als eine von Größenänderungen von Vc durch Drehzahländerungen unabhängige konstante Zeitdauer sichergestellt ist. D. h., die Einschaltzeitdauer-Kennlinie hängt von dem Verhältnis der Geschwindigkeit der subtraktiven Integration zu derjenigen der additiven Integration ab.

Als Beispiel sei angenommen, daß gemäß Fig. 12 die Geschwindigkeit der subtraktiven Integration auf einen geringfügig größeren Wert eingestellt wird. Damit wird die Einschaltzeitdauer in einen Abschnitt T1 mit einer festen Zeit, die bei Änderungen der Drehzahl unverändert bleibt, und einen Abschnitt T2 mit einem festen Winkel aufgeteilt, der sich umgekehrt proportional zu Änderungen der Drehzahl verändert. Mit einer Verminderung der Drehzahl wird der Abschnitt T2 größer, so daß es daher möglich ist, eine ausreichende oder darüber hinaus gehene Einschaltzeitdauer gegenüber der idealisierten Schließwinkel-Kennlinie im Bereich niedriger Drehzahlen einzustellen, in dem bei der Beschleunigung der Brennkraftmaschine häufig die Einschaltzeitdauer zu kurz wird.

Es wird nun der Verlauf des Schließwinkels Θ bei einer höheren Drehzahl N quantitativ anhand Fig. 13 erläutert. Falls die Ladespannung Vc des Kondensators 357 nicht während der Periode hohen Pegels des Winkelsignals aus dem Signalgeber 10 den hohen Pegel VT2H der zweiten Vergleichsspannung VT2 erreicht, nimmt die erste Vergleichsspannung VT1 den niedrigen Pegel VT1L an. Infolgedessen ändert sich das Verhältnis zwischen einem Abschnitt T1′ mit fester Zeit und einem Abschnitt T2′ mit festem Winkel in der bisher mit einer Geschwindigkeit K1 der subtraktiven Integration im ersten Abschnitt und mit dem Schalten bei dem hohen Pegel VT1H der ersten Vergleichsspannung VT1 erzielten Einschaltzeit T_ON auf das Verhältnis zwischen einem Abschnitt T1 fester Zeit und einem Abschnitt T2 festen Winkels, obwohl unter Nutzung einer Geschwindigkeit K2 bei der subtraktiven Integration im ersten Abschnitt und durch Schalten bei dem niedrigen Pegel VT1L der ersten Vergleichsspannung VT1 die gleiche Einschaltzeit T_ON erzielt wird. Die Einschaltzeit T_ON wird somit in der Weise umgeschaltet, daß der Abschnitt mit dem festen Winkel vor dem Abschnitt mit der festen Zeit zu einem Faktor mit großem Einfluß wird. Infolgedessen ändert sich die Schließwinkelsteuerkennlinie gemäß der Darstellung in Fig. 14 entsprechend der Drehzahl N in einem Bereich unterhalb einer Drehzahl N2 auf einen Winkel, der von dem Hochpegel- Verhältnis K des Winkelsignals aus dem Signalgeber 10 abhängig ist, während die Schließwinkelsteuerkennlinie im Bereich hoher Drehzahl über die Drehzahl N2 derart umgeschaltet wird, daß der feste Winkel der ausschlaggebende Faktor wird. Auf diese Weise ist bei hoher Drehzahl ein im wesentlichen konstanter Schließwinkel für die Dauer der Zündfunken gewährleistet.

Im Falle einer starken oder plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine wechselt das Winkelsignal des Signalgebers 10 von dem niedrigen auf den hohen Pegel, bevor die Entladungsspannung des Kondensators 337 die erste Vergleichsspannung VT1 erreicht, wobei der Transistor 211 durchgeschaltet wird, so daß der Leistungstransistor 30 über die Transistoren 421, 508 und 509 eingeschaltet wird und damit das Zuführen des Primärstroms zu der Zündspule 40 beginnt. Es ist daher möglich, selbst bei einer starken Beschleunigung ein Minimum an erforderlicher Einschaltzeit des Primärstroms während des Winkelsignals hohen Pegels aus dem Signalgeber 10 sicherzustellen.

Ferner wird vor dem Einschalten des Primärstroms ein Rückstellimpuls kurzer Dauer gemäß Fig. 2(h) an die Basis des Transistors 340 angelegt, wodurch dieser sofort eingeschaltet wird, um den Kondensator 337 unverzüglich auf den Anfangswert (0V) zu entladen. Der Rückstellimpuls hat eine derart kurze Dauer, daß er das Laden des Kondensators 337 während des zweiten Abschnitts nicht wesentlich beeinflußt.

Die Ladungsmenge in dem Kondensator 337 im zweiten Abschnitt des Zündzyklus wird mittels des Vergleichers 350 erfaßt, um die subtraktive Integration an dem Kondensator 337 zu beenden. Daher wird selbst dann, wenn die Verminderung der Drehzahl auf einen sehr niedrigen Wert das Begrenzen der additiven Integration im zweiten Abschnitt auf die Speisespannung Vcc bewirkt, ein übermäßig frühes Einschalten in dem ersten Abschnitt verhindert, wodurch im Bereich sehr niedriger Drehzahlen eine übermäßig lange Einschaltzeit verhindert wird.

Fig. 15 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform 3002 des bei dem Zündsystem nach Fig. 1 verwendeten Addier/ Subtrahier-Integrators 3001. Abweichend von dem Integrator 3001 bei dem in Fig. 9 gezeigten Zündsystem ist ein Widerstand 353 hinzugefügt, während die übrigen Teile die gleichen wie bei dem System nach Fig. 9 sind. Die additive Integration mit dem Kondensator 337 erfolgt durch eine Kombination aus einer linearen additiven Integration und einer exponentiellen additiven Integration, was zu einer etwas abweichenden Form führt, aber eine äquivalente Wirkung ergibt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich bei der mit dem Erzeugen des Ausgangssignals des Vergleichers 350 begonnen Integration der zweiten Integrierschaltung ein Integrationswert in der Weise, daß ein Einschaltsignal zum Beginnen der Erregung der Zündspule 40 zum Zeitpunkt des Abfallens des Rückstellimpulses auf einen kleinen Wert erzeugt wird. Stattdessen ist es natürlich möglich, die gleiche Wirkung durch das Erzeugen eines Einschaltsignals in dem Vergleicher 350 dann zu erzielen, wenn der Integrationswert der ersten Integrierschaltung den vorbestimmten Wert erreicht hat, so daß das Einschalten auf die Erzeugung dieses Einschaltsignals oder zum Zeitpunkt des Wechsels des Winkelsignals aus dem Signalgeber 10 von dem ersten zum zweiten Abschnitt erfolgt, je nachdem, welches Ereignis früher auftritt. D. h., es ist leicht ersichtlich, daß äquivalente Wirkungen durch eine Anordnung zum Bestimmen des Erregungsbeginns der Zündspule erzielt wird, an dem der Integrationswert der ersten Integrierschaltung den vorbestimmten Wert erreicht hat.

Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel statt der Integrierschaltung mit der analogen Schaltung, die einen Kondensator enthält, eine Integierschaltung als digitale Schaltung mit einem Zähler aufgebaut werden, während auch die Richtung der Integration der Integrierschaltung mit gleicher Wirkung zu der in Fig. 10 gezeigten Richtung entgegengesetzt sein kann.

Ferner kann der Signalgeber 10 statt zur Steuerung des Zündzeitpunkts mittels einer mechanischen Verstellvorrichtung derart aufgebaut sein, daß der Zündzeitpunkt mittels eines Mikrocomputers oder dergleichen gesteuert wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 9 bis 15 ist ersichtlich, daß dann, wenn bei einer starken oder plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine das Winkelsignal des Signalgebers 10 von dem ersten zu dem zweiten Abschnitt wechselt, bevor in der Einschaltsignal- Generatorschaltung das Einschaltsignal erzeugt wird, der Leistungstransistor 30 eingeschaltet wird, um die Erregung der Primärwicklung der Zündspule einzuleiten. Infolgedessen ist selbst bei einer plötzlichen Beschleunigung zumindest die Einschaltzeit des Primärstroms während des zweiten Abschnitts des Winkelsignals des Signalgebers gewährleistet.

Ferner wird die Drehzahl in dem Sinne erfaßt, daß bei hoher Drehzahl von der Steuerung einer festgelegten Einschaltzeitdauer auf die Steuerung eines festgelegten Einschaltwinkels umgeschaltet wird, wodurch auch während hoher Drehzahl ein optimaler Einschaltwinkel für das Sicherstellen der Zündfunkenzeit gewährleistet werden kann.

In Fig. 16 ist ds Zündsystem gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine abgewandelte Schaltung 3003 vorgesehen ist, die eine weiter abgewandelte Ausführungsform des abgewandelten Addier/Subtrahier-Integrators 3001 nach Fig. 9 darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind aus dem Integrator 3001 die Diode 336, die Stromspiegel- Transistoren 344 und 345 und die Transistoren 348 und 349 weggelassen, während stattdessen ein Transistor 354 an den Ausgang des Vergleichers 351 angeschlossen ist, um damit das Laden des Kondensators 337 von einer Stromversorgungsleitung her zu steuern (Emitter-Ausgangsleitung des Transistors 507 nach Fig. 9). Diese beiden Ausführungsbeispiele haben die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichneten Bauteile, die auf gleiche Weise wirken. Die übrigen Schaltungen 10, 100 bis 600 und dergleichen sind daher nicht dargestellt.

Es wird nun die Funktionsweise des Systems mit dem in Fig. 16 dargestellten Aufbau erläutert. In Fig. 17 ist auf dem linken Teil der Betrieb bei ausreichend hoher Drehzahl, im mittleren Teil der Betrieb bei sehr niedriger Drehzahl während des Anlaufens und im rechten Teil der Betrieb bei stehender Brennkraftmaschine und eingeschaltetem Zündschlüsselschalter dargestellt. In Fig. 17 sind bei (a) bis (i) die Kurvenform von Signalen gezeigt, die in Fig. 16 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Der Betrieb gemäß dem linken Teil (bei mittlerer und hoher Drehzahl) und dem rechten Teil (bei stehender Brennkraftmaschine) nach Fig. 17 ist im wesentlichen gleich dem Betrieb bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 und 10 mit der Ausnahme, daß der Kondensator 337 auf andere Weise geladen wird. Daher sind diese Zeichnungsteile weder beschrieben noch bezeichnet, sondern nur als Kurvenformen dargestellt. Die nachstehende Erläuterung ist somit nur auf den Betrieb mit sehr niedriger Drehzahl wie während des Anlassens der Brennkraftmaschine beschränkt. Wenn während des Anlassens der Brennkraftmaschine oder unmittelbar danach die Drehzahl niedrig ist, ist der Zündzyklus verlängert, so daß daher der zweite Abschnitt des Zündzyklus gleichfalls lang wird und damit die Ladezeit des Kondensators 337 verlängert ist. Infolgedesen nimmt zu dem Zeitpunkt, an dem die Spannung an dem Kondensator 337 die durch die Widerstände 329 und 330 bestimmte zweite Vergleichsspannung VT2 erreicht, das Ausgangssignal des Vergleichers 351 den niedrigen Pegel an, wodurch der Transistor 354 durchgeschaltet wird, so daß der Kondensator 337 über einen Widerstand 353 schnell geladen wird. Auf diese Weise wird selbst bei dem Wechsel des Zündzyklus von dem zweiten zu dem ersten Abschnitt dadurch, daß der Ladestrom über den Widerstand 353 höher als der Entladestrom über den Transistor 341 ist, die subtraktive Zeitintegration an dem Kondensator 337 verhindert. Die Spannung an dem Kondensator 337 sinkt auf diese Weise in dem ersten Abschnitt nicht unter die erste Vergleichsspannung VT1 ab. Wenn der Zündzyklus wieder von dem ersten zu dem zweiten Abschnitt wechselt, wird der Transistor 340 durchgeschaltet, so daß während der Dauer des Rückstellimpulses gemäß Fig. 17(h) der Kondensator 337 schnell auf den Anfangswert (0V) entladen wird. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 419 auf den hohen Pegel ansteigt, um den Rückstellimpuls abzuschalten, wird der Transistor 417 gesperrt, während der Leistungstransistor 30 eingeschaltet wird, wodurch die Erregung der Zündspule 40 beginnt.

Infolge des Entladens des Kondensators 337 auf den Anfgangswert nimmt andererseits das Ausgangssignal des Vergleichers 351 den hohen Pegel an, wodurch der Transistor 354 gesperrt und das schnelle Laden des Kondensators 337 beendet wird.

Fig. 18 zeigt eine Schaltung 3004 als weitere Ausführungsform des bei dem System gemäß dem in Fig. 16 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel verwendeten Addier/Subtrahier- Integrators 3003. Bei dieser Ausführungsform ist parallel zu dem Transistor 338 des Integrators 3003 ein Widerstand 353 hinzugefügt, um die additive Integration an dem Kondensator 337 durch die Kombination aus einer linearen additiven Integration und einer logarithmischen bzw. exponentiellen additiven Integration herbeizuführen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich zwar etwas hinsichtlich des Aufbaus, hat jedoch die gleiche Funktion wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Ferner wird bei der Ausführungsform nach Fig. 18 abweichend von der Schaltung nach Fig. 16 anstelle des Widerstands 329 eine Diode 329a eingesetzt, während der Emitter des Transistors 354, der einen Schaltkreis zum Steigern der Integrationsmenge bildet, nicht an den Emitter, sondern an den Kollektor des Spannungsregler-Transistors 507 angeschlossen ist. Ferner ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 354 ein Widerstand 352a eingefügt, während der eine Vielzahl von Transistoren enthaltende Vergleicher 351 durch einen einzigen Transistor 351a ersetzt ist, dessen Emitter an den Verbindungspunkt zwischen der Diode 329a und dem Widerstand 330 angeschlossen ist, dessen Basis an den Kondensator 337 angeschlossen ist und dessen Kollektor mit einem Widerstand 360 verbunden ist, wodurch der Schaltungsaufbau vereinfacht ist.

Das Zündsystem gemäß dem vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel wirkt in der Weise, daß die Ladespannung des Kondensators 337 erfaßt wird und die additive Integration mit einer Geschwindigkeit herbeigeführt wird, die größer als diejenige der subtraktiven Integration ist, um bei dem Betrieb mit sehr niedriger Drehzahl eine Vergrößerung des Schließwinkels durch die Sättigung der Integrationsmenge bei der additiven Integration zu verhindern. Auf diese Gestaltung besteht jedoch bei dem Zündsystem keine Einschränkung; vielmehr kann gemäß der Darstellung eines abgewandelten Addier/ Subtrahier-Integrators 3005 in Fig. 19 statt der Ladeschaltung mit dem Widerstand 353 und dem Transistor 354 nach Fig. 16 ein Transistor 354a, der einen Integrationssperrkreis bildet, der durch das Ausgangssignal des Vergleichers 351 gesteuert ist, parallel zu dem Transistor 342 an dem Entladungskreis angeschlossen werden. Ferner wird durch das Umkehren der Eingangspolarität des Vergleichers 351 die subtraktive Integration zu dem Zeitpunkt beendet, an dem die Spannung an dem Kondensator 337 die zweite Vergleichsspannung VT2 erreicht.

Es ist somit aus der vorstehenden Beschreibung bezüglich der in den Fig. 16 bis 19 gezeigten Ausführungsbeispiele ersichtlich, daß dann, wenn bei einer plötzlichen oder starken Beschleunigung der Brennkraftmaschine der Wechsel des Winkelsignals des Signalgebers 10 von dem ersten zum zweiten Abschnitt vor dem Erzeugen des Einschaltsignals in der Einschaltsignal- Generatorschaltung auftritt, der Leistungstransistor 30 dadurch eingeschaltet wird, um die Zufuhr des Primärstroms zu der Zündspule zu beginnen. Infolgedessen ist zumindest die Primärstrom- Einschaltzeit im zweiten Abschnitt des Winkelsignals des Signalgebers selbst bei einer starken Beschleunigung gewährleistet.

Ferner wird dadurch, daß ein der Drehzahl entsprechender Integrationswert der Integrierschaltung erfaßt wird, um den Schließwinkel auf den zweiten Abschnitt des Winkelsignals aus dem Signalgeber bei dem Betrieb mit sehr niedriger Drehzahl festzulegen, ein übermäßig großer Schließwinkel bei sehr niedriger Drehzahl mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau verhindert. Ferner wird das Erzeugen des Einschaltsignals auf einfache Weise dadurch verhindert, daß im wesentlichen die Integration der Integrierschaltung in der Gegenrichtung gesperrt wird.

Claims (14)

1. Zündsystem für eine Brennkraftmaschine mit
einem Signalgeber (10) zum Erzeugen eines Winkelsignals, das im wesentlichen konstant einen ersten und einen zweiten Abschnitt eines Zündzyklus bestimmt,
einer ersten Integrierschaltung (308; 337) zum Integrieren in einer Richtung in einem Abschnitt des Zündzyklus und in der Gegenrichtung in dem anderen Abschnitt desselben,
einer Einschaltsignal-Generatorschaltung (313; 350) zum Erzeugen eines Spulenerregungs-Einschaltsignals synchron mit einem Zeitpunkt, an dem in dem ersten Abschnitt der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (308; 337) einen vorbestimmten Wert erreicht,
einem Leistungstransistor (30), der auf das Erzeugen des Einschaltsignals und das Umschalten des Winkelsignals zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt hin ein- und ausschaltbar ist,
einer Zündspule (40) zum Erzeugen einer Hochspannung durch das Ein- und Ausschalten von Primärstrom auf das Ein- und Ausschalten des Leistungstransistors (30) hin,
gekennzeichnet durch
eine Umschalteinrichtung (215, 216, 310 bis 312; 215, 216, 340 bis 343), die das Integrieren der ersten Integrierschaltung (308; 337) in der einen Richtung im zweiten Abschnitt eines vorangehenden Zündzyklus und in der anderen Richtung im ersten Abschnitt des nächsten Zündzyklus bewirkt,
eine Steuereinrichtung (211, 212, 417, 418, 500), die je nachdem, ob das Erzeugen des Einschaltsignals oder das Umschalten des Winkelsignals vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt früher auftritt, den Leistungstransistor (30) bei dem früheren Ereignis einschaltet, wobei der Leistungstransistor (30) durch die Steuereinrichtung (211, 212, 417, 418, 500) ausgeschaltet wird, wenn das Winkelsignal vom zweiten Abschnitt zum ersten Abschnitt wechselt, und
eine Rückstellschaltung (213, 214, 419) zum Erzeugen eines Rückstellimpulses kurzer Dauer für das Zurückstellen des Integrationswerts der ersten Integrierschaltung (308; 337), wenn der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (308; 337) im ersten Abschnitt den vorbestimmten Wert erreicht, wobei der vorbestimmte Wert größer als ein Anfangswert ist.

2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (308; 337) im zweiten Abschnitt exponentiell ändert.

3. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellimpuls unter Synchronisierung mit dem Einschalten des Primärstroms der Zündspule (40) erzeugt wird.

4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschaltsignal unverzögert erzeugt wird, wenn der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (308; 337) im ersten Abschnitt den vorbestimmten Wert erreicht, und daß der Rückstellimpuls gleichzeitig mit dem Einschaltsignal erzeugt wird.

5. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltsignal-Generatorschaltung (313; 350) das Einschaltsignal zum Zeitpunkt des Abfallens des Rückstellimpulses aus der Rückstellschaltung erzeugt.

6. Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine zweite Integrierschaltung (413), die auf das Einschalten des Primärstroms der Zündspule (40) hin das Integrieren einer Spannung beginnt, deren höhe der Höhe einer Speisespannung entspricht, und die während des ersten Abschnitts des Winkelsignals aus dem Signalgeber (10) rückgesetzt wird, und eine Integrationswert-Detektorschaltung (420) zum Ausschalten des Leistungstransistors (30) auf die Ermittlung hin, daß der Integrationswert der zweiten Integrierschaltung (413) einen Sollwert erreicht.

7. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zweite Integrierschaltung (413), die synchron mit dem Einschalten des Primärstroms der Zündspule (40) zu integrieren beginnt und die in dem ersten Abschnitt des Winkelsignals aus dem Signalgeber (10) rückgesetzt wird, eine erste Integrationswert-Detektorschaltung (213, 214, 419), die erfaßt, daß der Integrationswert der zweiten Integrierschaltung (413) nach begonnener Integration einen kleinen ersten Sollwert erreicht, und daraufhin einen Rückstellimpuls kurzer Dauer für das Zurückstellen des Integrationswerts der ersten Integrierschaltung (308; 337) auf einen Anfangswert erzeugt, und eine zweite Integrationswert-Detektorschaltung (420) für das Ausschalten des Leistungstransistors (30) auf die Ermittlung hin, daß der Integrationswert der zweiten Integrierschaltung (413) einen zweiten Sollwert erreicht, der ausreichend höher als der erste Sollwert ist.

8. Zündsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Anstiegs des Integrationswerts der zweiten Integrierschaltung (413) in gebrochener Linie im Vergleich zu der Geschwindigkeit vor dem Erreichen des ersten Sollwerts verringert ist.

9. Zündsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Anstiegs des Integrationswerts der zweiten Integrierschaltung (413) mit einem Anstieg der Speisespannung zunimmt.

10. Zündsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (344 bis 349, 351) zum Erfassen der Maschinendrehzahl und zum Ändern der Geschwindigkeit der Integration der ersten Integrierschaltung (337) im ersten Abschnitt in der anderen Richtung sowie eines Einstellwerts der Einschaltsignal-Generatorschaltung (350).

11. Zündsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einschaltsignal-Sperrschaltung (351, 354; 351a, 354; 351, 354a), die das Einschaltsignal im wesentlichen aufhebt, wenn im zweiten Abschnitt des Zündzyklus der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (337) in der einen Richtung einen zweiten Sollwert erreicht, der einer vorgewählten niedrigen Maschinendrehzahl entspricht.

12. Zündsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Integrationssteuerschaltung (351, 354; 351a, 354; 351, 354a), die im wesentlichen das Integrieren des Integrationswerts der ersten Integrierschaltung (337) im ersten Abschnitt eines Zündzyklus in der anderen Richtung des Integrationswerts aufhebt, wenn in dem vorangehenden Zündzyklus der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (337) in der einen Richtung im zweiten Abschnitt einen zweiten Sollwert erreicht, der einer gewählten niedrigen Maschinendrehzahl entspricht.

13. Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationssteuerschaltung eine Schaltung (351a, 354; 351, 354) für das Erhöhen der Integrationsgeschwindigkeit aufweist, um mit der ersten Integrierschaltung (337) in der einen Richtung zu integrieren, wenn der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (337) in der einen Richtung den zweiten Sollwert erreicht.

14. Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationssteuerschaltung eine Integrationssperrschaltung (351, 354a) aufweist, die das Integrieren in der anderen Richtung im ersten Abschnitt verhindert, wenn der Integrationswert der ersten Integrierschaltung (337) in der einen Richtung den zweiten Sollwert erreicht.