DE3900498A1

DE3900498A1 - Elektronische zuendanlage ohne zuendverteiler fuer kfz

Info

Publication number: DE3900498A1
Application number: DE3900498A
Authority: DE
Inventors: Hermann Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1990-07-19
Also published as: DE3900498C2

Description

1.1. Über einen Induktivgeber wird die Schwungscheibe der Kurbelwelle in der Art abgetastet, daß zu einem genau definierten Zeitpunkt (vor OT) eine Luftspaltänderung zwischen Geber und Kurbelwelle hervorgerufen wird. Dies führt zu einer Induktivitätsänderung, die zur Folge hat, daß der Geber einen Spannungsimpuls abgibt und an die Elektronik weiterleitet.

1.2. Über einen Impulsformer wird dieser Impuls von 1.1 in einen definierten Rechteckimpuls mit exaktem Spannungspegel umgewandelt.

1.3. Über eine Leuchtdiode wird angezeigt, daß der Geber aktiv ist. Die Leuchtdiode flackert und geht mit steigender Drehzahl in Dauerlicht über.

1.4. Dieser Baustein wandelt die Rechteckimpulse je nach Drehzahl, was einer veränderlichen Frequenz entspricht, in eine feste Gleichspannung um (Frequenz-Spannungswandel).

1.5. Dieser Teil beinhaltet einen getakteten Integrator mit fest eingestellter Kennlinie. Der Integrator erhält von 1.2. Rechtecksignale, die den Integrator dazu veranlaßt, daß dieser mit einer bestimmten Steigung hochläuft bis in die Begrenzung, welches genau der maximalen Zündverstellung bei voller Drehzahl entspricht.

Der Integrator bleibt in der Sättigung, bis ein neuer Impuls von der Kurbelwelle kommt.

1.6. Mit diesem Potentiometer kann man die Stellung am Integrator einstellen, so daß man den Zündzeitpunkt variabel verstellen kann.

1.7. Der Komparator wird durchgeschaltet in Abhängigkeit der fest vorgegebenen Integratorspannung und der variablen Drehzahl, d. h. bei steigender Drehzahl verkleinert sich der Drehzahlistwert, was den Komparator veranlaßt, früher durchzuschalten und somit den Zündzeitpunkt früher legt. Der Komparator erhält ferner Rechteckimpulse von 1.2., dies soll folgendes bewirken. Beim erneuten Eintreffen einer Zündauslösung wird die Integratorspannung auf Null geschaltet und veranlaßt den Komparator, ebenfalls auf Null zu schalten. Dies wird in der Art realisiert, daß zuerst der Komparator zurückschaltet und dann gestaffelt der Integrator auf Null schaltet.

1.8. Über das Potentiometer kann eine Zündzeitpunktanpassung im Leerlauf erreicht werden.

1.9. Das Signal vom Komparator liegt im durchgeschalteten Zustand bei +15 Volt. Dieser Pegel wird in diesem Baustein auf ein Level von +5 Volt umgewandelt.

1.10. Der Zähler zählt die von der Kurbelwelle kommenden Impulse in Abhängigkeit der Zündzeitpunktverschiebung und erhöht bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle seinen Zählerstand um eine Stelle. Hat der Zähler vier Umdrehungen registriert, so erhält er von 1.11. einen Triggerimpuls entsprechend einer Nockenwellenumdrehung. Dies hat zur Folge, daß der Zähler sofort auf Null zurückgeschaltet wird. Dieser Vorgang entspricht einem Zyklus. Der Zähler gibt je nach Zählerstand nacheinander Signal an 1.4. weiter. Die Zählerrückstellung erfolgt nach Zündung des vierten Zylinders der Zündfolge.

1.11. Entspricht genau der Beschreibung von 1.2.

1.12. Entspricht der Beschreibung von 1.3., zeigt jedoch die Pulsfrequenz der Nockenwelle an.

1.13. Bei diesem Geber handelt es sich um die gleiche Art wie 1.1., er registriert jedoch die Nockenwellenumdrehung. Die Luftspaltänderung erfolgt genau nach dem Zünden des vierten Zylinders in der vorgegebenen Zündfolge.

1.14. Dieser Speicher speichert jedes Signal, das vom Zähler 1.10. kommt. Er soll jedoch folgenden Zweck erfüllen:
Zündet zum Beispiel der erste Zylinder, so wird ein Speicher gesetzt und somit öffnet sich der Stromkreis zur Zündspule, daß ein Ansteigen der Zündspannung zur Folge hat. Um jedoch die maximale Zündspannung zu erreichen, ist eine gewisse Zeit erforderlich, was dem Schließwinkel bei herkömmlichen Zünd anlagen entspricht. Der Speicher wird erst zurückgeschaltet, wenn der vorhergehende Zylinder zündet. Dies bedeutet ferner, daß die Zündspule weniger eingeschaltet ist. Die Stromauf nahme der Zündspule entspricht also genau der Stromaufnahme üblicher Zündanlagen mit einer Zündspule.

Speicher 1 aus nach Zündung von 4
Speicher 2 aus nach Zündung von 1
Speicher 3 aus nach Zündung von 2
Speicher 4 aus nach Zündung von 3

1.15. Diese Opto-Koppler-Stufe führt zu einer galvanischen Entkoppelung der Leistungsstufe von der Steuerelektronik. Dies ist gedacht, um jegliche Störimpulse von der Steuerelektronik fernzuhalten.

1.16. Der Leistungsteil sitzt außerhalb der Steuerelektronik und bekommt über den Opto-Koppler seine Steuersignale. Die Leistungselektronik schaltet die Zündspulen über Leistungstransistoren nacheinander gegen Massepotential.

1.17. Es sind vier Zündspulen erforderlich.

1.18. Zündkerzen.

1.19. Diese vier Leuchtdioden zeigen jeweils an, welcher Zylinder momentan zündet. Bei steigender Drehzahl gehen diese Leucht dioden in Dauerlicht über.

1.20. Das Schaltnetzteil wandelt die +12 Volt in eine quarzgenau Wechselspannung um. Aus dieser Wechselspannung werden durch Gleichrichtung die Versorgungsspannungen von -15 Volt, +15 Volt und +5 Volt für die Versorgung der Steuerelektronik erzeugt.

Ferner dient das Netzteil ebenfalls zur galvanischen Trennung vom Bordnetz, so daß die Elektronik vollkommen potentialfrei ist.

D. Die Funktion der Zusammenschaltung der Elektronikbausteine kann man aus dem Funktionsschaltbild erkennen, wobei jeder Funktionsbaustein mit Nummer versehen ist.

Auflistung

1.1. Induktivgeber Kurbelwelle
1.2. Impulsformer
1.3. Leuchtdiode
1.4. Frequenzspannungswandler
1.5. Getakteter Integrator
1.6. Potentiometer-Schließwinkel
1.7. Komparator
1.8. Potentiometer - Schließwinkel - Leerlauf
1.9. Digitalschalter
1.10. Zähler
1.11. Impulsformer
1.12. Leuchtdiode
1.13. Induktivgeber Nockenwelle
1.14. Speicher
1.15. Opto-Koppler
1.16. Leistungselektronik
1.17. Zündspulen
1.18. Zündkerzen
1.19. Vier Leuchtdioden
1.20. Schaltnetzteil

D. Vorteile gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik

Die Vorteile der Entwicklung liegen darin, daß die herkömmliche mechanische Zündanlage durch die zuvor beschriebene, rein elektronische Zündanlage ohne Verschleißteile ersetzt werden kann. Das Einstellen von Schließwinkel entfällt ganz und der Zündzeitpunkt ist einmalig zu justieren (ein Nachstellen wie bei herkömmlichen Zündanlagen erübrigt sich).

Auch sei erwähnt, daß die Installierung der rein elektronischen Zündanlage bei OTTO-Motoren zu einer erheblichen Kosteneinsparung (in Serie) führt und die Verfügbarkeit heraufsetzt.

Bedingt durch die elektronische Signalübertragung ergibt sich eine Steuerungsgenauigkeit, die mit einer mechanischen Zündanlage nicht zu erzielen ist.

Weiterhin wird erreicht, daß zum Beispiel bei allen Witterungsverhältnissen die Zündung zuverlässig erfolgt, weil keine Spannungsüberschläge wie bei herkömmlichen Zündverteilern entstehen können.

Eine gleichbleibend hohe Zündspannung und somit entsprechend eine konstante Verbrennung wird gewährleistet.

Des weiteren wird der Motor in jedem Drehzahlbereich nach einer fest vorgegebenen Detonation des Zündgemisches linear der Zündzeitpunktverschiebung angepaßt, was gegenüber der mechanischen Zündverstellung sehr genau geregelt wird und zu einer optimalen Motorleistung führt.

Wartungsarbeiten entfallen, da keine Verschleißteile vorhanden sind.

E. Schlußbemerkung

Diese elektronische Zündanlage ohne Zündverteiler zeichnet sich durch ihren sicheren und zuverlässigen Aufbau aus. Sie führt zu einer optimalen Steuerung von OTTO-Motoren, was zu einer besseren Leistungsausnutzung und somit auch geringeren Umweltbelastungen durch Kohlenmonoxid führt.

Eine optimale Leistungsausnutzung gewährleistet ebenfalls einen geringeren Benzinverbrauch.

Die beschriebene Zündanlage ist eine technische Entwicklung, die den Stand der Technik überragt und deswegen auf Erfindungshöhe (Patent) zu überprüfen ist.

Claims

Zündelektronik für OTTO-Motoren ohne mechanischen Zündverteiler, mit genauer Zündfolge in jedem Drehzahlbereich.
Der kennzeichnende Teil der Entwicklung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Elektronik entwickelt wurde, in Verbindung mit vier Zündspulen, die den mechanischen Zündverteiler ersetzen. Dadurch wird exakt die Hochspannung zu den Zündkerzen ohne Übergangswiderstand geschaltet.
Der kennzeichnende Teil der Entwicklung umfaßt die besondere Art der elektronischen Realisierung in Verbindung mit vier Zündspulen, die es ermöglichen, ohne jegliche Mechanik den Motor exakt in jedem Drehzahlbereich mit optimaler Leistung zu betreiben.