DE4112897A1 - Zuendvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Zuendvorrichtung fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, eine fehlerfreie
Zündung der fünf Zylinder der Brennkraftmaschine
durchzuführen, ungeachtet von Drehzahländerungen der
Brennkraftmaschine wie auch von der Spannung einer
Stromversorgung für die Zündvorrichtung. Insbesondere
betrifft sie eine Zündvorrichtung mit den vorstehend
aufgeführten Eigenschaften, die einen einfachen Aufbau und
eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb hat.
Wie allgemein bekannt ist, wird bei Brennkraftmaschinen,
wie beispielsweise Benzinmotoren für Kraftfahrzeuge, in
denen eine Anzahl Zylinder in vier Zyklen betrieben
werden, die einen Einlaßhub, einen Verdichtungshub, einen
Verbrennungshub und einen Auslaßhub umfassen, ein
Luft-Brennstoff-Gemisch in jedem Zylinder durch einen
Kolben verdichtet und ein Funke wird durch eine Zündkerze
zu einem optimalen Zündzeitpunkt für die ordnungsgemäße
Verbrennung zur Erzeugung einer Ausgangsleistung
geliefert. Am Zündzeitpunkt ist es kritisch, damit die
durch die Verbrennung des Gemisches in jedem Zylinder
erzeugte Explosivkraft als eine Kraft zur wirksamen
Abwärtsbewegung eines entsprechenden Kolbens arbeiten
kann, um einen Funken ausreichender Energie bei der
richtigen Kurbelwellenposition eines jeden Zylinders zu
erzeugen.
Daher ist es bei dieser Bauart einer Brennkraftmaschine
zwecks ordnungsgemäßer Steuerung der Reihenfolge der
Brennstoffeinspritzungen durch die Einspritzdüsen, des
Zeitpunktes der Leistungsversorgung für die Zündspule und
des Zündzeitpunktes für jeden Zylinder erforderlich, ein
Zündsignal synchron mit der Motordrehzahl und abhängig von
der Motordrehzahl pro Minute sowie verschiedenen anderen
Fahrzuständen zu erzeugen, so daß die Stromführung der
Zündspule und der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder in
optimaler Weise gesteuert werden. Zwecks Erzeugung eines
richtigen Zündsignals an den ordnungsgemäßen
Zündzeitpunkten werden beispielsweise elektromagnetische
Aufnehmerspulen verwendet, die abhängig von der Diehung
der Motorkurbelwelle ein Wechselstromimpulssignal erzeugen.
Die von den elektromagnetischen Aufnehmern erzeugten
Zündsignale werden an Zeitpunkten erzeugt, die einem
bestimmten vorgegebenen Kurbelwinkel eines jeden Zylinders
entsprechen und haben einen Scheitelwert entsprechend der
Anzahl der Umdrehungen je Minute des Motors. Die auf diese
Weise erzeugten Zündsignale werden mit einer
Bezugsspannung in einer Vergleichsschaltung verglichen und
bezüglich ihrer Wellenform so ausgebildet, daß ein Signal
mit rechteckförmiger Wellenform erhalten wird, das dann
zur Einschaltung und Ausschaltung einer Schaltvorrichtung,
wie beispielsweise eines Leistungstransistors, zur
Steuerung der Leistungszufuhr an die Zündspule verwendet
wird.
Selbst bei der Verwendung eines derartigen Zündsignals mit
geformter Welle ist es jedoch unmöglich, den einer
Primärwicklung der Zündspule zugeführten Primärstrom steil
anzuheben oder zu vergrößern, bedingt hauptsächlich durch
eine Induktivitätskomponente der Zündspule. Andererseits
wird die Entladungsenergie der Zündkerze durch den
Primärstrom zu dem Zeitpunkt bestimmt, wenn die
Leistungszufuhr zur Zündspule unterbrochen wird.
Infolgedessen ist eine vorgeschriebene Leitungsdauer fur
die Zündspule für eine ordnungsgemäße Verbrennung eines
Gemisches in jedem Zylinder erforderlich. Das heißt, ein
zu früher Beginn der Stromzufuhr führt zu einem
verschwenderischen Leistungsverbrauch, während ein zu
später Beginn der Leistungszufuhr häufig zu einer
Fehlzündung führt. Daher sollte zur Gewährleistung einer
ordnungsgemäßen Leitungsdauer der Zeitpunkt für den
Beginn der Leitung abhängig von der Anzahl der
Motorumdrehungen je Minute in geeigneter Weise geändert
werden.
Ferner fällt in einem frühen Bereich des Motorstarts die
Speisespannung einer Batterie, die üblicherweise 12 Volt
beträgt, im allgemeinen auf etwa 6 bis 10 Volt ab. Daher
ist es zur Gewährleistung eines ausreichenden Stroms für
die Primärwicklung der Zündspule erforderlich, die
Leitungsdauer zu verlängern und zwecks Kompensation eines
möglichen Abfalls in der Speisespannung sollte der
Zeitpunkt für den Beginn der Leistungszufuhr vorverlegt
werden.
Um diese Forderungen zu erfüllen, wurde bereits
vorgeschlagen, daß der Spannungspegel des Zündsignals und
der Spannungspegel der für die Wellenformung verwendeten
Bezugsspannung abhängig von der Anzahl der Umdrehungen je
Minute des Motors und von der Speisespannung geändert
werden sollten.
Fig. 5 zeigt ein typisches Ausführungsbeispiel einer
derartigen bekannten Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, wie sie in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung 54-43 433 beschrieben ist. Die
dargestellte Vorrichtung umfaßt eine elektromagnetische
Aufnehmerspule (1) zur Erzeugung eines Zündsignals (VI) in
Gestalt eines Wechselstromimpulses, der eine Impulsbreite
hat, die der Anzahl der Umdrehungen je Minute des Motors
mit dessen Drehung entspricht. Die elektromagnetische
Aufnehmerspule (1) kann eine Spule sein, deren eines Ende
in einem Abstand einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle
gegenüberliegt, die an ihrem Außenumfang mit einer Anzahl
Magnetelemente ausgestattet ist, die in gleichen
umfangsseitigen Abständen angebracht sind.
Ein Komparator (2) vergleicht das Zündsignal (VI) aus der
elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) mit einer
Bezugsspannung (VR) zur Lieferung eines bezüglich der
Wellenform gestalteten Signals (VIR) mit
Rechteckwellenform. Ein Verstärker (3) steuert oder
verstärkt den Spannungspegel des Ausgangssignals (VIR) aus
dem Komparator (2), das einer Schaltvorrichtung (4)
zugeführt wird. Die Schaltvorrichtung (4) umfaßt ein Paar
aus einem ersten und zweiten Leistungstransistor (4a, 4b)
die in einer Zweistufenanordnung miteinander verbunden
sind. Der erste Transistor (4a) hat seine Basis mit der
Ausgangsklemme des Verstärkers (3) verbunden, einen
Kollektor an einen Kollektor des zweiten Transistors (4b)
angeschlossen, und einen Emitter mit einer Basis des
zweiten Transistors (4b) verbunden, dessen Emitter über
einen Widerstand (4c) an Masse liegt. Der Kollektor des
zweiten Transistors (4b) ist an ein Ende einer
Primärwicklung einer Zündspule (6) angeschlossen. Das
andere Ende der Primärwicklung ist an eine Batterie (5)
angeschlossen, die eine Speisespannung von VB Volt
(beispielsweise 12 V) hat. Die Zündspule (6) umfaßt die
Primärwicklung und eine Sekundärwicklung, deren eines Ende
mit dem anderen Ende der Primärwicklung verbunden ist.
Eine Zündkerze (7) ist zwischen dem anderen Ende der
Sekundärwicklung der Zündspule (6) und Masse
angeschlossen, um einen Zündfunken zu liefern, dessen
Größe proportional dem Primärstrom (II) ist, der in der
Primärwicklung zu dem Zeitpunkt fließt, wenn der
Primärstrom abgeschaltet wird.
Eine Integrationsschaltung (10) integriert das Zündsignal
(VI) aus der Aufnehmerspule (1) und erzeugt eine Spannung
(A), die ein Maß für die Anzahl der Umdrehungen je Minute
des Motors ist. Die Integrationsschaltung (10) enthält
eine Diode (11), deren Anode an ein Ende der
elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) angeschlossen ist
und deren Kathode mit einem Ende eines Kondensators (12)
verbunden ist, der an seinem anderen Ende an Masse liegt,
sowie einen Widerstand (13), der parallel zum Kondensator
(12) angeschlossen ist. Ein Verstärker (14) steuert oder
verstärkt den ein Maß für die Motordrehzahl darstellenden
Spannungspegel an einem Knotenpunkt zwischen der Diode
(11) und dem Kondensator (12). Ein Paar in Reihe liegender
Spannungsteilerwiderstände (15, 16) ist zwischen der
Ausgangsklemme des Verstärkers (12) und Masse angebracht,
um die Ausgangsspannung des Verstärkers (14) in geeigneter
Weise zu unterteilen. Die auf diese Weise durch die
Widerstände (15, 16) unterteilte Ausgangsspannung des
Verstärkers (14) (d. h. beispielsweise die Spannung am
Widerstand (16)), die durch das Bezugszeichen (B)
bezeichnet wird, wird an einem Knotenpunkt zwischen den
Widerständen (15, 16) geliefert. Ein Komparator (17) hat
eine positive oder nicht-invertierte Eingangsklemme mit
einem Knotenpunkt zwischen dem an Masse liegenden Emitter
des zweistufigen Transistorpaares (4) und dem Widerstand
(4c) verbunden, so daß er von einer Spannung (EI) am
Widerstand (4a) beaufschlagt wird, die durch den
Primärwicklungsstrom (II) entsteht, der durch die
Primärwicklung der Zündspule (6) und durch das zweistufige
Transistorpaar (4) fließt, sowie eine negative oder
invertierte Eingangsklemme, die mit einer Stromquelle (18)
verbunden ist, so daß er mit einer Bezugspannung (ER)
versorgt wird. Der Komparator (17) vergleicht die
Primärwicklungsspannung (EI) mit der Bezugsspannung (ER)
und erzeugt ein Ausgangssignal (F), falls EI < ER ist. Der
Komparator (17) hat eine Ausgangsklemme (17), die über
einen Widerstand (19a) mit der Basis eines Transistors
(19) verbunden ist, dessen Kollektor an die Anode der
Diode (11) der Integrationsschaltung (10) angeschlossen
ist, und dessen Emitter an Masse liegt. Der Komparator
(17), die Stromquelle (18) und der Transistor (19) bilden
eine Steuerschaltung zur Steuerung der Ausgangsspannung
(A) der Integrationsschaltung (10), die ein Maß für die
Motordrehzahl ist, in solcher Weise, daß die Spannung (A)
verringert wird, wenn die dem Primärstrom (II)
entsprechende Spannung (EI) die Bezugsspannung (ER)
erreicht.
Eine Vorspannungsschaltung (20) ist an das andere Ende der
elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) angeschlossen, um
eine Vorspannung (VIB) zu erzeugen, die der unterteilten,
drehzahlabhängigen Spannung (B) am Widerstand (16)
entspricht. Die Vorspannungsschaltung (20) arbeitet als
Pegelsteuervorrichtung zur ordnungsgemäßen Änderung des
Spannungspegels des Zündsignals (VI) . Die
Vorspannungsschaltung (20) umfaßt einen Transistor (21)
mit einem an Masse liegenden Kollektor, der durch die
unterteilte, drehzahlabhängige Spannung (B) gesteuert
wird, eine erste Leistungsquelle (22) konstanter Spannung,
die zwischen der Batterie (5) und dem Emitter des
Transistors (21) angeordnet ist, einen Transistor (23) mit
einem Kollektor und einer Basis, die jeweils mit den
entgegengesetzten Enden der ersten Leistungsquelle (22)
verbunden sind, um von dieser gesteuert zu werden, einen
Widerstand (24), der zwischen dem Emitter des Transistors
(23) und dem anderen Ende der Aufnehmerspule (1) liegt,
eine zweite Leistungsquelle (25) konstanter Spannung, die
an die Batterie (5) angeschlossen ist, eine Gruppe Dioden
(26), die zwischen der zweiten Leistungsquelle (25) und
Masse liegen und deren Polaritäten regelmäßig liegen,
einen Transistor (27) mit einem Kollektor und mit einer
Basis, die jeweils an die entgegengesetzten Enden der
zweiten Leistungsquelle (25) angeschlossen sind, einen
Widerstand (28), der zwischen dem Emitter des Transistors
(27) und der Aufnehmerspule (1) liegt, sowie einen
Widerstand (29), der zwischen dem Emitter des Transistors
(27) und Masse liegt.
Eine Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) arbeitet, um eine
Bezugsspannung (VR) in Form einer Ein-Pegel-Bezugsspannung
einzustellen, mit der die Ausgangsspannung (VI) der
Aufnehmerspule (1) durch den Komparator (2) verglichen
wird. Die Schaltung (30) erzeugt eine
Ein-Pegel-Bezugsspannung, die sich, abhängig von der
Speisespannung (VB) der Batterie (5) ändert. Die Schaltung
(30) enthält eine an die Batterie (5) angeschlossene
Konstantspannungsversorgung (31), eine an die
Konstantspannungsversorgung (31) angeschlossene Gruppe
Dioden (32), deren Polaritäten regelmäßig liegen, einen
Transistor (33) mit einem Kollektor und einer Basis, die
jeweils an die gegenüberliegenden Enden der
Konstantspannungsversorgung (31) angeschlossen sind, so
daß er dadurch gesteuert wird, einen Widerstand (34) zur
Unterteilung der Speisespannung (VB) der Batterie (5) zur
Lieferung einer Teilspannung (VSS), einen Transistor (35)
mit an Masse liegendem Kollektor, mit einem üblicherweise
an die Kathoden der Gruppe der Dioden (32) angeschlossenen
Emitter und mit einer Basis, die mit einem Ende des
Widerstandes (34) verbunden ist, so daß er durch die
Teilspannung (VSS) gesteuert wird, eine Gruppe aus drei
Transistoren (36), die zwischen der Batterie (5) und dem
Widerstand (34) liegen, eine Gruppe aus zwei Transistoren
(37) in Gestalt einer sogenannten Stromspiegelschaltung,
die zwischen der Batterie (5) und Masse wie auch zwischen
der Gruppe der Transistoren (36) und Masse angeschlossen
ist, eine Gruppe aus zwei Transistoren (38) in Gestalt
einer sogenannten Stromspiegelschaltung, die zwischen der
Batterie (5) und Masse sowie zwischen der Gruppe der
Transistoren (37) und Masse angeschlossen ist, und eine
Zenerdiode (39), die zwischen der Batterie (5) und Masse
liegt. Ein Widerstand (R1) ist zwischen der Zenerdiode
(39) und der Batterie (5) angeordnet. Ein Widerstand (R2)
liegt zwischen dem Widerstand (R1) und der Gruppe der
Transistoren (38). Ein Widerstand (R4) liegt zwischen der
Gruppe der Transistoren (37) und Masse. Ein Widerstand
(R5) liegt zwischen einem Verbindungspunkt zwischen den
Widerständen (R1, R2) und einem Verbindungspunkt zwischen
der Gruppe der Transistoren (36) und dem Widerstand (34).
Der Emitter des Transistors (33) ist üblicherweise an
einem Ende eines Widerstandes (44) angeschlossen, der an
seinem anderen Ende an Masse liegt, sowie an der negativen
oder invertierten Eingangsklemme des Komparators (2), so
daß ein Strom, dessen Größe proportional zur
Basis-Emitter-Spannung am Transistor (33) ist, und der
durch die Gruppe Dioden (32) und den Transistor (35)
bestimmt wird, durch den Transistor (33) fließt, und eine
Bezugsspannung (VR) am Widerstand (44) erzeugt, die der
negativen Eingangsklemme des Komparators (2) zugeführt
wird.
Eine Aus-Pegel-Einstellschaltung (40) arbeitet zur
Einstellung einer Bezugsspannung (VR) in Gestalt einer
Aus-Pegel-Bezugsspannung, die niedriger als die
Ein-Pegel-Bezugsspannung ist, um eine Hysterese zu
ergeben. Somit gibt die Schaltung (40) die
Aus-Pegel-Bezugsspannung als Bezugsspannung (VR) an die
negative Eingangsklemme des Komparators (2) aus. Die
Schaltung (40) umfaßt eine Konstantstromversorgung (41),
die an die Batterie (5) angeschlossen ist, eine Gruppe in
Reihe miteinander verbundener Dioden (42), die zwischen
der Konstantstromversorgung (41) und Masse liegen, wobei
ihre Polaritäten regelmäßig sind, einen Transistor (43)
mit einem Kollektor und einer Basis, die jeweils mit den
gegenüberliegenden Enden der Konstantstromversorgung (41)
verbunden sind, um dadurch gesteuert zu werden, einen
zwischen dem Emitter des Transistors (43) und Masse
liegenden Widerstand, einen Transistor (45) mit an Masse
liegendem Emitter, einer an die Ausgangsklemme des
Komparators (2) angeschlossenen Basis, und einem an die
Basis des Transistors (33) angeschlossenen Kollektor, und
einen Widerstand (46), der zwischen der Ausgangsklemme des
Komparators (2) und der Basis des Transistsors (45)
angeschlossen ist. Der Kollektor und der Emitter des
Transistors (43) sind jeweils an den Kollektor und
Emitter des Transistors (33) in der
Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) angeschlossen. Der
Widerstand (44) ist mit seinem einen Ende üblicherweise an
die Emitter der Transistoren (33, 43) angeschlossen. Somit
fließt ein Strom, der einer Basis-Emitter-Spannung des
Transistors (43) proportional ist, die durch die Gruppe
der Dioden (42) bestimmt wird, durch den Transistor (43),
so daß dadurch eine Spannung am Widerstand (44) entsteht
und der negativen Eingangsklemme des Komparators (2)
zugeführt wird.
Der Transistor (45) wird gesteuert, um bei Anstieg (d. h.
einer Anstiegsflanke) des Zündsignals (VIR) aus der
elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) einzuschalten, so
daß der Strom aus der Konstantstromversorgung (31) einen
Nebenweg nimmt, um den Transistor (33) abzuschalten.
Der Betrieb der vorausgehend beschriebenen, bekannten
Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine wird nun im
einzelnen unter Bezugnahme auf die in Fig. 6 angegebene
Wellenformdarstellung beschrieben.
Zunächst erzeugt die elektromagnetische Aufnehmerspule (1)
synchron mit der Drehung der Motorkurbelwelle ein
Zündsignal (VI) mit einem Scheitelpegel, entsprechend der
Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen. Das Zündsignal (VI)
wird der positiven oder nicht-invertierten Eingangsklemme
des Komparators (2) zugeführt, wo es mit einer der
negativen Eingangsklemme des Komparators zugeführten
Bezugsspannung (VR) verglichen wird und hinsichtlich der
Wellenform in ein Rechteckimpulssignal (VIR) umgeformt
wird, das Rechteckimpulse enthält, von denen jeder eine
ansteigende und eine abfallende Flanke hat. Das in dieser
Weise geformte Zündsignal (VIR) wird ordnungsgemäß vom
Verstärker (3) verstärkt und der Basis des ersten
Transistors (4a) des zweistufigen Transistorpaares (4)
zugeführt, um den zweiten Transistor (4b) desselben in
einen Leitungszustand zu bringen. Somit beginnt ein
Primärstrom (II) durch die Primärwicklung der Zündspule
(6) zu fließen, der anschließend beim Abfall (d. h. einer
abfallenden Flanke) des geformten Zündsignals (VIR)
abgeschaltet wird. Infolgedessen erzeugt die Zündkerze
(7), die an die Sekundärwicklung der Zündspule (6)
angeschlossen ist, einen Funken, womit ein Zylinder zu
einem vorgegebenen ordnungsgemäßen Zündzeitpunkt gezündet
wird.
In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß die von der
Vorspannungsschaltung (20) erzeugte Vorspannung (VIB), die
durch die Konstantstromversorgung (25), die Gruppe der
Dioden (26), den Transistor (26) und den Widerstand (29)
bestimmt wird, auf einen vorgeschriebenen konstanten Pegel
eingestellt wird, der ausreicht, um den Komparator (2) zu
betreiben.
Andererseits integriert die Integrationsschaltung (10) das
Zündsignal (VI) aus der Aufnehmerspule (1), vor
Durchführung einer Frequenz/Drehzahl-Umwandlung, um eine
drehzahlabhängige Spannung zu liefern, die ein Maß für
die Anzahl von Umdrehungen des Motors je Minute darstellt.
Insbesondere wird, sooft die Aufnehmerspule (1) ein
Zündsignal (VI) erzeugt, der Kondensator (12) über den
Widerstand (13) geladen oder entladen. Steigt die Anzahl
der Umdrehungen des Motors je Minute an und erhöht sich
damit die Frequenz des Zündsignals (VI), so wird daher die
Laderate des Kondensators (12) größer als die
Entladungsrate, womit die drehzahlabhängige Spannung (A)
ansteigt.
Infolgedessen wird die drehzahlabhängige, vom Verstärker
(14) abgegebene Teilspannung (B) höher und erhöht die
Basisspannung des Transistors (21) in der
Vorspannungsschaltung (20). Somit beginnt ein Strom aus
der Konstantstromversorgung (22) zur Basis des Transistors
(23) zu fließen und erzeugt eine Spannung am Widerstand
(24). Daher wird die Vorspannung (VIS) in solcher Weise
geändert, wie sie durch den Transistor (23) und den
Widerstand (24) eingestellt ist und erhöht sich bei
ansteigender Motordrehzahl. Je größer die Motordrehzahl
ist, umso größer wird der Spannungspegel des Zündsignals
(VI) aus der Aufnehmerspule (1), so daß der Anstieg eines
jeden Impulses des geformten Zündsignals (VIR) schneller
oder steiler wird und der Zeitpunkt des Startes der
Stromzuführung zur Primärwicklung der Zündspule (6)
vorverlegt wird.
Ferner bleibt die Emitterspannung des Transistors (27) in
der Vorspannungsschaltung (20) innerhalb des normalen
Betriebsspannungsbereiches des Transistors (27) konstant,
obgleich sie der Vorspannung (VIB) überlagert ist, da die
Basisspannung des Transistors, die durch die
Konstantstromversorgung (25) und die Gruppe der Dioden
(26) bestimmt ist, konstant gehalten wird. Somit ist die
Vorspannung (VIB), die durch den Transistor (27) und den
Widerstand (29) bestimmt wird, wirksam, um den
Spannungspegel des Zündsignals (VI) um einen vorgegebenen
Pegel anzuheben, womit der Komparator (2) fehlerfrei
betrieben wird.
Andererseits gibt die Ein-Pegel-Einstellschaltung (30)
eine Niedrigpegel-Bezugsspannung (VR) ab, wenn die
Speisespannung (VB) der Batterie (5) niedrig ist,
wohingegen sie eine hohe Bezugsspannung (VR) abgibt, wenn
die Speisespannung (VB) hoch ist. Infolgedessen wird es
möglich, einen Impuls des geformten Zündsignals (VIR)
nicht nur zu einem frühen oder vorverlegten Zeitpunkt
ansteigen zu lassen, um eine ausreichende
Stromleitungszeit für die Zündspule (6) zu gewährleisten,
wenn die Speisespannung (VB) der Batterie (5) niedrig ist,
sondern auch einen späten oder verzögerten Zündzeitpunkt,
um bei hoher Speisespannung (VB) einen
verschwenderischen Leistungsverbrauch zu vermeiden.
Insbesondere wird die Ein-Pegel-Bezugsspannung (VR) durch
folgende Formel bestimmt:
VR = VSS + 3 VF - Vf,
wobei (VF) die Spannung an jeder der Dioden (32), die
Spannung am Transistor (33) und die Spannung am Transistor
(35) ist.
Wird nunmehr angenommen, daß die Widerstandswerte der
Widerstände (R1) bis (R5) und (34) jeweils (R1) bis
(R6) sind, und daß die Teilspannung am Knotenpunkt
zwischen den Widerständen (R1, R2) gleich (VA) ist, so
wird die Teilspannung (VSS) am Widerstand (34) im Falle
einer niedrigen Speisespannung (VB) der Batterie (5) wie
folgt ausgedrückt:
VSS = VA×R₆/(R₅+R₆)+R₆[VB-R3(VA-VF)/R₂-VF]R₄
Wird in diesem Zusammenhang angenommen, daß die Ströme
durch die Widerstände (R2, R3) jeweils gleich (i2, i3)
sind, so gilt folgende Gleichung
(VA-VF)/R2 = i2 = i3.
Wird angenommen, daß die Ströme durch die Kollektoren des
Paares der sich gegenüberliegenden Transistoren der
Transistorgruppe (36), die ihre Basen miteinander
verbunden haben, jeweils gleich (i4, i6) sind, so gilt
folgende Gleichung:
[VB-R₃(VA-VF)/R₂-VF]/R₄ = i₄ = i₆
Andererseits läßt sich die Teilspannung (VBB) am
Widerstand (34) im Falle einer hohen Speisespannung (VB)
der Batterie (5), bei der die Zenerdiode (39)
durchgeschlagen ist, wie folgt ausdrücken:
VBB = VZ×R₆/(R₅+R₆)+R₆[VB-R₃(VZ-VF)/R₂-VF]/R₄
wobei (VZ) die Konstantspannung an der Zenerdiode (39)
ist, wenn diese leitet. Somit läßt sich der Strom (i4) ,
der durch die Transistorgruppe (36) in die
Transistorgruppe (37) fließt, wie folgt ausdrücken:
i₄ = [VB-R₃(VZ-VF)/R₂-VF]R₄
In diesem Falle ist [R₃(VZ-VF)/R₂-VF] konstant, so
daß bei ansteigender Speisespannung (VB) der Strom (i4)
und der Strom (i6) ansteigen. Infolgedessen steigt die
Teilspannung (VSS) ebenfalls an, um die
Basis-Emitter-Spannung des Transistors (35) zu erhöhen,
und erhöht die Basis-Emitter-Spannung des Transistors
(33), so daß der Strom durch den Widerstand (44) ansteigt
und die Bezugsspannung (VR) erhöht.
Befindet sich das geformte Zündsignal (VIR) bei der in
dieser Weise eingestellten Bezugsspannung (VR), so wird es
durch den Widerstand (46) der Basis des Transistors (45)
zugeführt und schaltet diesen ein. Ein Strom von der
Konstantstromquelle (31) fließt über den nunmehr
leitenden Transistor (45) zur Masse und schaltet den
Transistor (33) aus. Somit wird die Bezugsspannung (VR)
durch die Konstantstromquelle (41) und den Transistor (43)
eingestellt, dessen Basisspannung durch die Diodengruppe
(42) bestimmt wird.
Infolgedessen verringert sich die Bezugsspannung (VR) in
Gestalt der auf diese Weise entwickelten
Aus-Pegel-Bezugsspannung am Widerstand (44), so daß die
Bezugsspannung (VR) als Ganzes eine Hysterese aufweist,
wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 6 angegeben ist,
womit nachteilige Einwirkungen von Störungen auf die
Zündzeitpunkte unterdrückt werden.
Bei der bekannten Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, wie sie vorausgehend beschrieben
wurde, ist der Pegel des Zündsignals (VI) oder der Pegel
der Bezugsspannung (VR), die zur Formung ihrer Wellenform
verwendet wird, entsprechend den Schwankungen in der
Anzahl der Umdrehungen des Motors je Minute und der
Speisespannung der Stromversorgung, wie beispielsweise der
Batterie (5), geändert. Zu diesem Zweck sind die
Vorspannungsschaltung (20), die
Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) und die
Aus-Pegel-Einstellschaltung (40) vorgesehen, und die
elektromagnetische Aufnehmerspule (1) ist an ihrem eine
Ende mit der Vorspannungsschaltung (20) und an ihrem
anderen Ende mit dem Komparator (2) verbunden. Dies führt
zu einer ziemlich komplizierten Schaltungsanordnung, einer
erhöhten Anzahl von Fertigungsstufen, und einer
Verringerung der Zuverlässigkeit.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend
aufgeführten Schwierigkeiten der bekannten Zündvorrichtung
zu beseitigen und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine
neue und verbesserte Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, die einfach im
Schaltungsaufbau ist und eine verbesserte Zuverlässigkeit
hat.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabenstellung ist
erfindungsgemäß eine Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine vorgesehen, die gekennzeichnet ist
durch:
einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Zündsignals, dessen Größe proportional der Anzahl der Motordrehungen je Minute synchron mit der Motordrehung ist;
eine Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung;
eine Zündkerze, die an die Sekundärwicklung der Zündspule zwecks Zünden eines Zylinders angeschlossen ist;
einen Wellenformer zur Formung des aus dem Signalgenerator kommenden Signals in ein Signal, das einen Impuls mit einer Anstiegsflanke und einer Abfallsflanke hat;
eine Leistungsquelle, die an die Zündspule angeschlossen ist;
einen ersten Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und der Zündspule liegt, um die Stromleitung zwischen der Leistungsquelle und der Primärwicklung der Zündspule, abhängig von dem durch den Wellenformer geformten Zündsignal ein- und auszuschalten;
einen Integrator zum Integrieren des Zündsignals aus dem Signalgenerator zur Lieferung einer drehzahlabhängigen Spannung, die ein Maß für die Anzahl der Motordrehungen je Minute ist;
einen Signalpegelregler zur Regelung des Spannungspegels des Zündsignals, abhängig von der vom Integrator erzeugten drehzahlabhängigen Spannung; einen Widerstand, der zwischen dem Signalgenerator und dem Wellenformer liegt;
einen Stromabsorber zum Absorbieren eines Stroms aus dem Zündsignal in Einklang mit der Spannung der Leistungsquelle;
einen zweiten Schalter, der betätigbar ist, um den Stromabsorber abzuschalten, wenn das vom Wellenformer erzeugte, geformte Signal ansteigt; und
ein Stromabsorption-Unterdrückungselement zur Unterdrückung eines Stroms, der vom Stromabsorber entsprechend der vom Integrator erzeugten, drehzahlabhängigen Spannung absorbiert werden soll.
einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Zündsignals, dessen Größe proportional der Anzahl der Motordrehungen je Minute synchron mit der Motordrehung ist;
eine Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung;
eine Zündkerze, die an die Sekundärwicklung der Zündspule zwecks Zünden eines Zylinders angeschlossen ist;
einen Wellenformer zur Formung des aus dem Signalgenerator kommenden Signals in ein Signal, das einen Impuls mit einer Anstiegsflanke und einer Abfallsflanke hat;
eine Leistungsquelle, die an die Zündspule angeschlossen ist;
einen ersten Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und der Zündspule liegt, um die Stromleitung zwischen der Leistungsquelle und der Primärwicklung der Zündspule, abhängig von dem durch den Wellenformer geformten Zündsignal ein- und auszuschalten;
einen Integrator zum Integrieren des Zündsignals aus dem Signalgenerator zur Lieferung einer drehzahlabhängigen Spannung, die ein Maß für die Anzahl der Motordrehungen je Minute ist;
einen Signalpegelregler zur Regelung des Spannungspegels des Zündsignals, abhängig von der vom Integrator erzeugten drehzahlabhängigen Spannung; einen Widerstand, der zwischen dem Signalgenerator und dem Wellenformer liegt;
einen Stromabsorber zum Absorbieren eines Stroms aus dem Zündsignal in Einklang mit der Spannung der Leistungsquelle;
einen zweiten Schalter, der betätigbar ist, um den Stromabsorber abzuschalten, wenn das vom Wellenformer erzeugte, geformte Signal ansteigt; und
ein Stromabsorption-Unterdrückungselement zur Unterdrückung eines Stroms, der vom Stromabsorber entsprechend der vom Integrator erzeugten, drehzahlabhängigen Spannung absorbiert werden soll.
Der Signalgenerator umfaßt vorzugsweise eine
elektromagnetische Aufnehmerspule, deren eines Ende an
Masse liegt und deren anderes Ende über einen Widerstand
an den Wellenformer angeschlossen ist.
Bei einer Ausführungform ist eine Pufferstufe zwischen dem
Signalgenerator und dem Stromabsorber angeschlossen, um
eine Änderung im Pegel des Zündsignals infolge von
Schwankungen des Innenscheinwiderstandes der
elektromagnetischen Aufnehmerspule zu beseitigen.
Vorzugsweise umfaßt die Pufferstufe einen
Puffertransistor, dessen Emitter an die Stromversorgung
angeschlossen ist, dessen Basis mit dem Wellenformer und
dem Stromabsorber verbunden ist, und dessen Kollektor an
Masse liegt. Eine Konstantstromquelle kann zwischen dem
Emitter des Transistors und der Stromversorgung liegen, um
dem Emitter des Puffertransistors einen konstanten Strom,
unabhängig von Schwankungsänderungen der Stromversorgung,
zuzuführen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Wellenformer einen Komparator, dessen erste Eingangsklemme
an den Signalgenerator und den Stromabsorber angeschlossen
ist und dessen zweite Eingangsklemme mit dem
Signalpegelregler verbunden ist, wobei der Komparator
einen Vergleich zwischen dem Zündsignal aus dem
Signalgenerator und dem Ausgangssignal des
Signalpegelreglers macht und ein Ausgangssignal für den
ersten Schalter erzeugt, wenn der Spannungspegel des
Zündsignals größer als jener des Ausgangssignals des
Signalpegelreglers ist.
Vorzugsweise ist der Signalpegelregler gekennzeichnet
durch:
eine Ein-Pegel-Einstellschaltung zur Einstellung einer Ein-Pegelspannung für den Komparator; und
eine Aus-Pegel-Einstellschaltung zur Einstellung einer Aus-Pegelspannung für den Komparator, und die Aus-Pegel-Einstellschaltung betrieben wird, um den Ausgang der Ein-Pegel-Einstellschaltung in einem vorgegebenen Ausmaß zu verringern, wenn der Komparator einen Ausgang erzeugt.
eine Ein-Pegel-Einstellschaltung zur Einstellung einer Ein-Pegelspannung für den Komparator; und
eine Aus-Pegel-Einstellschaltung zur Einstellung einer Aus-Pegelspannung für den Komparator, und die Aus-Pegel-Einstellschaltung betrieben wird, um den Ausgang der Ein-Pegel-Einstellschaltung in einem vorgegebenen Ausmaß zu verringern, wenn der Komparator einen Ausgang erzeugt.
Die vorstehend aufgeführten und weitere
Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung einiger bevorzugter
Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den
anliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Zündvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Wellenformdarstellung, die die
Wellenformen eines Zündsignals (VI) und
eines geformten Zündsignals (VIR) bei einem
bestimmten Betriebszustand der Vorrichtung
nach Fig. 1 angibt;
Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, jedoch in
einem unterschiedlichen Betriebszustand der
Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ein Schaltbild einer bekannten
Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine; und
Fig. 6 eine Wellenformdarstellung eines
Zündsignals (VI) und eines Bezugssignals,
wie sie bei der bekannten Vorrichtung nach
Fig. 5 verwendet werden.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden
nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Zündvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine in Einklang mit einer ersten
Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind die
Bauelemente (1) bis (7), (10) bis (13) und (17) bis (19)
die gleichen, wie sie bei der vorstehend erläuterten,
bekannten Zündvorrichtung nach Fig. 5 verwendet werden.
Die Zündvorrichtung diesere Ausführungsform umfaßt
zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten gleichen
Bauelementen zusätzliche Bauelemente, die nachstehend
beschrieben werden. In dieser Ausführungsform ist ein Ende
eines Signalgenerators (1), der als elektromagnetische
Aufnehmerspule ausgebildet ist, an Masse gelegt. Ein
Stromabsorber (50) absorbiert Strom (I5) aus einem
Zündsignal (VI) der Aufnehmerspule (1) über einen
Widerstand (R10), abhängig von der Speisespannung (VB)
einer Leistungsquelle (5), die als Batterie ausgebildet
ist. Der Stromabsorber (50) umfaßt einen NPN-Transistor
(51) mit einem an Masse gelegten Emitter und einem
Kollektor, der an einen Komparator (2) angeschlossen ist,
und einen NPN-Transistor (52) mit an Masse gelegtem
Emitter, mit einer mit der Basis des Transistors (51)
verbundenen Basis und mit einem Kollektor, der
üblicherweise mit den Basen der Transistoren (51, 52) und
über eine Zenerdiode (53) und einen Widerstand (R11) mit
der Batterie (5) verbunden ist. Ein Widerstand (R11) liegt
zwischen dem Kollektor des Transistors (52) und der
Batterie (5), parallel zur Zenerdiode (53) und zum
Widerstand (R11).
Ein Stromabsorption-Unterdrückungselement (60) unterdrückt
den Strom (I5), der vom Stromabsorber (50), abhängig von
einer drehzahlabhängigen Spannung (A) absorbiert wurde,
die durch eine Integrationsschaltung (10) ausgegeben wird.
Das Stromabsorption-Unterdrückungselement (60) umfaßt
einen NPN-Transistor (61) mit an Masse gelegtem Emitter
und mit einer Basis, die an die Kathode einer Diode (11)
in der Integrationsschaltung (10) angeschlossen ist. Ein
Widerstand (62) liegt zwischen dem Emitter des Transistors
(61) und Masse. Eine Gruppe Transistoren (63) umfaßt
einen ersten PNP-Transistor (63a), dessen Emitter mit der
Batterie (5) verbunden ist und dessen Kollektor an den
Kollektor des Transistors (61) angeschlossen ist, einen
zweiten PNP-Transistor (63b), dessen Basis und Emitter
jeweils an die Basis und den Emitter des ersten Transistors
(63a) angeschlossen ist, und einen dritten PNP-Transistor
(63c), dessen Basis mit einem Knotenpunkt zwischen den
Kollektoren der Transistoren (61, 63a) verbunden ist,
dessen Emitter üblicherweise an die Basen des ersten und
zweiten Transistors (63a, 63b) angeschlossen ist, und
dessen Kollektor an Masse liegt. Ein PNP-Transistor (64),
der durch die Gruppe der Transistoren (63) gesteuert wird,
hat einen an Masse liegenden Emitter und einen Kollektor,
der an einen Knotenpunkt zwischen der Zenerdiode (53) und
dem Widerstand (R11) angeschlossen ist, um einen
Nebenschluß für den Unterdrückungstrom (I6) zu bilden.
Ein NPN-Transistor (65) hat einen an Masse liegenden
Emitter, eine Basis, die an die Basis des Transistors (64)
und an den Kollektor des zweiten Transistors (63b)
angeschlossen ist, und einen Kollektor, der üblicherweise
mit den Basen der Transistoren (64, 65) verbunden ist. Ein
PNP-Transistor (66) ist zwischen der Gruppe Transistoren
(63) und einer positiven oder nicht-invertierten
Eingangsklemme des Komparators (2) angeschlossen, um den
Strom (I5) zu unterdrücken, der vom Stromabsorber (50)
absorbiert werden soll. Der Transistor (66) hat eine
Basis, die üblicherweise mit den Basen des ersten und
zweiten Transistors (63a, 63b) verbunden ist, einen
Emitter, der an die Batterie (5) angeschlossen ist, und
einen Kollektor, der an einen Knotenpunkt zwischen der
positiven Eingangsklemme des Komparators (2) und dem
Widerstand (R10) angeschlossen ist, um einen Strom (I7)
für das Zündsignal (V1) zu liefern. Das
Stromabsorption-Unterdrückungselement (60) ist wirksam, um
den Spannungspegel des Zündsignals (V1) in Einklang mit
der Anzahl der Motordrehungen je Minute einzustellen.
Eine Konstantspannungsschaltung (78) ist über einen
Widerstand (R16) mit der Batterie (5) verbunden, um auf
der Grundlage der Speisespannung (VB) der Batterie (5)
eine vorgeschriebene Konstantspannung (Vcc) zu erzeugen.
Die Konstantspannungsschaltung (38) hat eine
Ausgangsklemme, die an eine negative oder invertierte
Eingangsklemme des Komparators (2) über einen
Spannungsteiler verbunden ist, der einen Widerstand (R13)
und einen damit in Reihe liegenden Widerstand (R14)
umfaßt, die zwischen der Ausgangsklemme der
Konstantspannungsschaltung (78) und Masse liegen. Ein
Knotenpunkt zwischen den Widerständen (R13, R14) ist an
die negative Eingangsklemme des Komparators (2)
angeschlossen. Der Spannungsteiler wirkt als
Ein-Pegel-Einstellvorrichtung, um auf der Grundlage der
vorgeschriebenen Spannung (Vcc) eine Spannung (VR) als
Ein-Pegel-Bezugsspannung zum Vergleich mit dem Zündsignal
(V1) einzustellen.
Ein NPN-Transistor (82), der als Schaltvorrichtung zum
Ein- und Ausschalten des Stromabsorbers (50), abhängig vom
geformten Zündsignal (VIR) dient, hat eine Basis, die über
einen Widerstand (R17) an die Ausgangsklemme des
Komparators (2) angeschlossen ist, einen Kollektor, der
üblicherweise mit den Basen der Transistoren (51, 52)
verbunden ist, und einen an Masse liegenden Emitter. Der
NPN-Transistor (82) dient ferner als
Aus-Pegel-Einstellschaltung zur Lieferung der
Bezugsspannung (VR) als eine Aus-Pegel-Bezugsspannung mit
ausreichender Hysterese.
Der Betrieb der vorstehenden Ausführungsform gemäß Fig. 1
wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die
Wellenformdarstellungen der Fig. 2 und 3 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist die elektromagnetische
Aufnehmerspule (1) an ihrem einen Ende an Masse gelegt und
mit dem anderen Ende an den Stromabsorber (50) und die
Integrationsschaltung (10) angeschlossen, so daß sie ein
Zündsignal (VI) erzeugt, das dem Stromabsorber (50) und
der Integrationsschaltung (10) zugeführt wird.
Das dem Stromabsorber (50) zugeführte Zündsignal (VI) hat
seinen Spannungspegel als Folge eines Stroms (I5)
verändert, der über den Transistor (51), abhängig von der
Speisespannung (VB) der Batterie (5) nach Masse absorbiert
wird. Das heißt, bei niedriger Speisespannung (VB) wird
die Zenerdiode (53) unterbrochen oder nicht-leitend
gehalten, so daß der Strom (I5), der über die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (51) nach Masse
absorbiert werden soll, durch die Basis-Emitterspannung
desselben bestimmt wird, die ihrerseits nur durch einen
durch den Widerstand (R12) fließenden Strom bestimmt
wird. Andererseits schlägt bei hoher Speisespannung (VB)
die Zenerdiode (53) in den Leitungszustand durch, so daß
die Basis-Emitterspannung des Transistors (51), die durch
einen durch die Widerstände (R11, R12) fließenden Strom
bestimmt wird, ansteigt, was zu einem Anstieg des zu
absorbierenden Stroms (I5) führt.
Entsprechend wird bei niedriger Speisespannung (VB) der zu
absorbierende Strom (I5) begrenzt, womit der Pegel des
Zündsignals (V1) ansteigt, wohingegen bei hoher
Speisespannung (VB) der zu absorbierende Strom (I5)
bedeutsam wird und den Pegel des Zündsignals (V1)
verringert. Infolgedessen wird der Zeitpunkt des Anstiegs
des geformten Zündsignals (VIR) bei steigender
Speisespannung (VB) verzögert, wie deutlich aus Fig. 2
hervorgeht, womit die Leitungsdauer der Primärwicklung der
Zündspule (6) verkürzt wird.
Andererseits integriert die Integrationsschaltung (10) das
Zündsignal (V1) aus der Aufnehmerspule (1), wie
vorausgehend unter Bezugnahme auf die bekannte
Zündvorrichtung nach Fig. 5 beschrieben wurde, und erzeugt
einen Ausgang zu dem
Stromabsorptions-Unterdrückungselement (60), wo bei
ansteigender, drehzahlabhängiger Spannung (A) der
Transistor (61) in einem Ausmaß leitend wird, das von der
Anzahl der Motorumdrehungen je Minute abhängt. Wird der
Transistor (60) leitend, so wird der Transistor (64) über
das zweistufige Transistorpaar (63) ebenfalls
eingeschaltet, so daß der von der Batterie (5) durch die
Zenerdiode (53) fließende Strom als Unterdrückungsstrom
(I6) im Nebenschluß fließt und den Basis-Emitterstrom
des Transistors (1) verringert, der den zu absorbierenden
Strom (I5) bestimmt. Gleichzeitig mit der Einschaltung des
Transistorpaares (63) wird der Transistor (66) ebenfalls
in den Leitungszustand geschaltet, so daß ein Strom (I7)
dem Zündsignal (VI) zugeführt wird. Infolgedessen
verringert sich der zu absorbierende Strom (I5) und somit
steigt der Pegel des Zündsignals (VI), das der positiven
Eingangsklemme des Komparators (2) zugeführt werden soll,
an. Das heißt, je größer die Anzahl Motorumdrehungen je
Minute ist, desto größer wird der Pegel des Zündsignals
(VI), womit der Anstiegszeitpunkt des geformten
Zündsignals (VIR) vorverlegt wird, wie in Fig. 3 angegeben
ist. Somit kann die Leitungsdauer der Primärwicklung der
Zündspule (6) in einem ausreichenden Ausmaß erhöht werden.
Auf diese Weise wird der Anstiegszeitpunkt des geformten
Zündsignals (VIR) ordnungsgemäß in Einklang mit der
drehzahlabhängigen Spannung (A) und der Speisespannung
(VB) der Batterie (5) gesteuert, indem der Pegel des
Zündsignals (VI) mittels der ersten und zweiten
Stromversorgungseinrichtung (50, 60) geändert wird.
Ferner wird der Ein-Pegel der Bezugsspannung (VR), der
durch die Spannungsteilerwiderstände (R13, R14) bestimmt
wird, wie folgt ausgedrückt:
VR = Vcc × R₁₄/(R₁₃ + R₁₄)
wobei (R13) und (R14) jeweils die eiektrischen
Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände (R13, R14)
sind.
Daher wird unter Berücksichtigung des vom Stromabsorber
(50) zu absorbierenden Stroms (I5) der praktische
Ein-Pegel (VEIN) des Zündsignals (VI), der durch die
elektromagnetische Aufnehmerspule (1) mit einer niedrigen
Motordrehzahl erzeugt wird, wie folgt ausgedrückt:
VEIN = Vcc × R₁₄/(R₁₂+R₁₄)+R₁₀[(VB-VF)/R₁₂+(VB-VZ-VF)/R₁₁]
wobei VZ die Spannung an der Zenerdiode (53) und VF die
Spannung am Transistor (51) ist. Der Ausdruck
R10(VB-VZ-VF)/R11 in obiger Formel wird nur berechnet,
falls V5 < VZ+VF ist.
Andererseits wird während einer hohen Motordrehzahl die
drehzahlabhängige Spannung (A) zuerst durch die
Integrationsschaltung (10) bestimmt, die das Zündsignal
(VI) integriert, und eine Unterdrückungsschaltung, die
Bauelemente (17) bis (19) enthält, um den
Primärwicklungsstrom (II) zu erfassen, der durch die
Primärwicklung der Zündspule (6) fließt, und zur
Unterdrückung der drehzahlabhängigen Spannung (A) auf der
Grundlage des in dieser Weise erfaßten
Primärwicklungsstroms (II). Der zu absorbierende Strom
(I5) wird dann auf der Grundlage der in dieser Weise
bestimmten, drehzahlabhängigen Spannung (A) gesteuert.
Schließlich wird der Ein-Pegel (VEIN) während einer
hohen Motordrehzahl auf der Grundlage des Produktes des
absorbierten Stroms (I5) und des Widerstandswertes (R10)
des Widerstandes (R10) bestimmt und der vorstehend
berechnete Wert von (VEIN) während einer niedrigen
Motordrehzahl. Beispielsweise wird der Ein-Pegel (VEIN)
während der hohen Motordrehzahl wie folgt berechnet:
VEIN = Vcc×R₁₄(R₁₂+R₁₄)+R₁₀[(VB-VF)/R₁₂+(VB-VZ-VF)/R₁₁-I6]
wobei (I6) der durch den Transistor (64) fließende Strom
ist, der sich, abhängig von der drehzahlabhängigen
Spannung (A), ändert.
Der Aus-Pegel der Bezugsspannung (VR) wird durch das
Ausschalten des Stromabsorbers (50) gesetzt. Das heißt,
der Transistor (82) wird durch die Anstiegsflanke eines
Rechteckimpulses des geformten Zündsignals (VIR)
eingeschaltet, so daß der den Transistoren (51, 52) aus
der Batterie (5) über den Widerstand (R11) und die
Zenerdiode (53) und über den Widerstand (R12) zugeführte
Strom im Nebenschluß über den nun leitenden Transistor
(82) nach Masse abgeführt wird, womit der Transistor (51)
und somit der Stromabsorber (50) ausgeschaltet wird.
Nach dem Anstieg des geformten Zündsignals (VIR) (d. h.
nach dem Abschalten des Transistors (82)) wird der vom
Stromabsorber (50) zu absorbierende Strom (I5) angehalten,
womit der Pegel des Zündsignals (VI), das von der
Aufnehmerspule (I) zur positiven Eingangsklemme des
Komparators (2) geliefert werden soll, angehoben wird.
Infolgedessen wird der Bezugsspannung (VR) eine
ausreichende Hysterese erteilt (siehe Fig. 2).
Jedoch ist bei der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform der Stromabsorber (50) zum absorbieren
eines Teils des Stroms (I5) aus dem Zündsignal (VI) über
den Widerstand (R10) unmittelbar an das andere Ende der
elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) angeschlossen, so
das das Zündsignal (VI) während der Stromabsorption durch
Schwankungen (beispielsweise insbesondere einer
Verringerung) in der Innenimpedanz des Stromabsorbers (50)
beeinflußt wird. Das heißt, die Einstellung des
Ein-Pegels (VEIN), die auf der Grundlage des
Widerstandswertes (R10) des Widerstandes (10) und der
Innenimpedanz der Aufnehmerspule (1) erfolgt, ist leicht
Schwankungen ausgesetzt.
Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, kann der
Stromabsorber (50) mit der Aufnehmerspule (1) über einen
Puffer verbunden sein, wie in Fig. 4 angegeben ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
die die Einflüsse von Schwankungen der Innenimpedanz der
Aufnehmerspule (1) auf die Einstellung des Ein-Pegels
(VEIN) eliminieren kann. In dieser Figur ist ein Puffer
(90) zwischen der elektromagnetischen Aufnehmerspule (1)
und dem Stromabsorber (50) zwischengeschaltet. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Puffer (90)
einen PNP-Transistor, dessen Kollektor an Masse liegt,
dessen Basis an die Ausgangsklemme der Aufnehmerspule (1)
angeschlossen ist, und dessen Emitter mit dem Widerstand
(R10) verbunden ist. Eine Konstantstromquelle (91) liegt
zwischen dem Emitter des Transistors (90) und der Batterie
(5) und liefert einen Strom entsprechend der
Speisespannung (VB) der Batterie (5) an den Transistor
(90).
Ein PNP-Transistor (92) ist an die negative Eingangsklemme
des Komparators (2) angeschlossen. Der Transistor (92) hat
einen an Masse liegenden Kollektor, eine Basis, die an
einen Knotenpunkt zwischen einem Paar der
Spannungsteilerwiderstände (R13, R14) angeschlossen ist,
und einen Emitter, der mit der negativen Eingangsklemme
des Komparators (2) verbunden ist. Eine
Konstantstromquelle (93) ist zwischen dem Emitter des
Transistors (92) und der Batterie (5) zum Abgleich mit der
Konstantstromquelle (91) für den Puffer (90) angeschlossen.
Die Transistoren (90, 92) und die Konstantstromquellen
(91, 93) haben im wesentlichen die gleiche Anordnung wie
eine nicht dargestellte, mehrstufige Schaltung innerhalb
des Komparators (2) und können deshalb als einen Teil des
Komparators (2) bildend angesehen werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird ein Zündsignal (VI) aus
der elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) in den
Puffertransistor (90) eingegeben, so daß der Pegel des
Zündsignals (VI) durch jene Bauelemente gesteuert wird,
die an den Transistor (90) angeschlossen sind. In diesem
Falle sind die Einflüsse von Änderungen der Innenimpedanz
der elektromagnetischen Aufnehmerspule (1) im wesentlichen
beseitigt, da der Strom (I5) aus dem Zündsignal (VI) durch
den Transistor (90) absorbiert wird. Ferner kann die
gesamte Schaltung zur Einstellung des Ein-Pegels (VEIN)
in einer monolithischen, integrierten Schaltung enthalten
sein, um Schwankungen in der Einstellung des Ein-Pegels
(VEIN) zu verringern.
Claims (10)
1. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
gekennzeichnet durch:
einen Signalgenerator (1) zur Erzeugung eines Zündsignals, dessen Größe proportional der Anzahl der Motordrehungen je Minute synchron mit der Motordrehung ist;
eine Zündspule (6) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung;
eine Zündkerze (7), die an die Sekundärwicklung der Zündspule zwecks Zünden eines Zylinders angeschlossen ist;
einen Wellenformer (2) zur Formung des aus dem Signalgenerator kommenden Signals in ein Signal, das einen Impuls mit einer Anstiegsflanke und einer Abfallsflanke hat;
eine Leistungsquelle (5), die an die Zündspule (6) angeschlossen ist;
einen ersten Schalter, der zwischen der Leistungsquelle (5) und der Zündspule (6) liegt, um die Stromleitung zwischen der Leistungsquelle und der Primärwicklung der Zündspule, abhängig von dem durch den Wellenformer geformten Zündsignal ein- und auszuschalten;
einen Integrator (10) zum Integrieren des Zündsignals aus dem Signalgenerator zur Lieferung einer drehzahlabhängigen Spannung, die ein Maß für die Anzahl der Motordrehungen je Minute ist;
einen Signalpegelregler (30, 40) zur Regelung des Spannungspegels des Zündsignals (VI), abhängig von der vom Integrator (10) erzeugten drehzahlabhängigen Spannung; einen Widerstand (R10), der zwischen dem Signalgenerator (1) und dem Wellenformer (2) liegt;
einen Stromabsorber (50) zum Absorbieren eines Stroms aus dem Zündsignal in Einklang mit der Spannung der Leistungsquelle (5);
einen zweiten Schalter, der betätigbar ist, um den Stromabsorber abzuschalten, wenn das vom Wellenformer (2) erzeugte, geformte Signal ansteigt; und
ein Stromabsorption-Unterdrückungselement (60) zur Unterdrückung eines Stroms, der vom Stromabsorber entsprechend der vom Integrator (10) erzeugten, drehzahlabhängigen Spannung absorbiert werden soll.
einen Signalgenerator (1) zur Erzeugung eines Zündsignals, dessen Größe proportional der Anzahl der Motordrehungen je Minute synchron mit der Motordrehung ist;
eine Zündspule (6) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung;
eine Zündkerze (7), die an die Sekundärwicklung der Zündspule zwecks Zünden eines Zylinders angeschlossen ist;
einen Wellenformer (2) zur Formung des aus dem Signalgenerator kommenden Signals in ein Signal, das einen Impuls mit einer Anstiegsflanke und einer Abfallsflanke hat;
eine Leistungsquelle (5), die an die Zündspule (6) angeschlossen ist;
einen ersten Schalter, der zwischen der Leistungsquelle (5) und der Zündspule (6) liegt, um die Stromleitung zwischen der Leistungsquelle und der Primärwicklung der Zündspule, abhängig von dem durch den Wellenformer geformten Zündsignal ein- und auszuschalten;
einen Integrator (10) zum Integrieren des Zündsignals aus dem Signalgenerator zur Lieferung einer drehzahlabhängigen Spannung, die ein Maß für die Anzahl der Motordrehungen je Minute ist;
einen Signalpegelregler (30, 40) zur Regelung des Spannungspegels des Zündsignals (VI), abhängig von der vom Integrator (10) erzeugten drehzahlabhängigen Spannung; einen Widerstand (R10), der zwischen dem Signalgenerator (1) und dem Wellenformer (2) liegt;
einen Stromabsorber (50) zum Absorbieren eines Stroms aus dem Zündsignal in Einklang mit der Spannung der Leistungsquelle (5);
einen zweiten Schalter, der betätigbar ist, um den Stromabsorber abzuschalten, wenn das vom Wellenformer (2) erzeugte, geformte Signal ansteigt; und
ein Stromabsorption-Unterdrückungselement (60) zur Unterdrückung eines Stroms, der vom Stromabsorber entsprechend der vom Integrator (10) erzeugten, drehzahlabhängigen Spannung absorbiert werden soll.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Signalgenerator (1) eine elektromagnetische
Aufnahmerspule umfaßt, deren eines Ende an Masse
liegt und deren anderes Ende über einen Widerstand
(R10) an den Wellenformer (2) angeschlossen ist.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, ferner
gekennzeichnet durch einen Puffer (90,
91), der zwischen dem Signalgenerator (1) und dem
Stromabsorber (50) liegt, um eine Änderung des Pegels
des Zündsignals infolge von Schwankungen in der
Innenimpedanz der elektromagnetischen Aufnehmerspule
zu eliminieren.
4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Puffer (90,
91) einen Puffertransistor umfaßt, dessen Emitter an
die Leistungsquelle (5) angeschlossen ist, dessen
Basis an den Wellenformer (2) und den Stromabsorber
(50) angeschlossen ist und dessen Kollektor an Masse
liegt.
5. Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Puffer (90,
91) ferner eine Konstantstromquelle (91) umfaßt, die
zwischen dem Emitter des Transistors (90) und der
Leistungsquelle (5) liegt, um dem Emitter des
Puffertransistors (90) einen konstanten Strom zu
liefern, unabhängig von Schwankungen der Spannung der
Leistungsquelle (5).
6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wellenformer
(2) einen Komparator umfaßt, dessen erste
Eingangsklemme an den Signalgenerator (1) und den
Stromabsorber (50) angeschlossen ist, und dessen
zweite Eingngsklemme an den Signalpegelregler (30,
40) angeschlossen ist, der Komparator einen Vergleich
zwischen dem Zündsignal aus dem Signalgenerator und
dem Ausgangssignal des Signalpegelreglers (30, 40)
vornimmt, und ein Ausgangssignal an den ersten
Schalter erzeugt, wenn der Spannungspegel des
Zündsignals größer als jener des Ausgangssignals des
Signalpegelreglers ist.
7. Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Signalpegelregler umfaßt:
eine Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) zur Einstellung einer Ein-Pegelspannung für den Komparator; und
eine Aus-Pegel-Einstellschaltung (40) zur Einstellung einer Aus-Pegelspannung für den Komparator (2), und die Aus-Pegel-Einstellschaltung betrieben wird, um den Ausgang der Ein-Pegel-Einstellschaltung in einem vorgegebenen Ausmaß zu verringern, wenn der Komparator einen Ausgang erzeugt.
eine Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) zur Einstellung einer Ein-Pegelspannung für den Komparator; und
eine Aus-Pegel-Einstellschaltung (40) zur Einstellung einer Aus-Pegelspannung für den Komparator (2), und die Aus-Pegel-Einstellschaltung betrieben wird, um den Ausgang der Ein-Pegel-Einstellschaltung in einem vorgegebenen Ausmaß zu verringern, wenn der Komparator einen Ausgang erzeugt.
8. Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Ein-Pegel-Einstellschaltung (30) einen
Spannungsteiler (34) umfaßt, der zwischen der
Leistungsquelle (5) und der zweiten Eingangsklemme
des Komparators (2) liegt.
9. Zündvorrichtung nach Anspruch 8, ferner
gekennzeichnet, durch eine
Konstantstromquelle (41), die zwischen dem
Spannungsteiler (34) und der Leistungsquelle (5)
liegt, um dem Spannungsteiler einen Konstantstrom
zuzuführen.
10. Zündvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Aus-Pegel-Einstellschaltung umfaßt:
einen ersten Transistor, dessen Kollektor über einen Widerstand an den Spannungsteiler angeschlossen ist,
eine über einen Widerstand mit der Ausgangsklemme des Komparators (2) verbundene Basis, und einen an Masse liegenden Emitter; und
einen zweiten Transistor (82), dessen Kollektor an den Stromabsorber (50) angeschlossen ist, dessen Basis über einen Widerstand (R17) mit der Ausgangsklemme des Komparators (2) verbunden ist, und dessen Emitter an Masse liegt.
einen ersten Transistor, dessen Kollektor über einen Widerstand an den Spannungsteiler angeschlossen ist,
eine über einen Widerstand mit der Ausgangsklemme des Komparators (2) verbundene Basis, und einen an Masse liegenden Emitter; und
einen zweiten Transistor (82), dessen Kollektor an den Stromabsorber (50) angeschlossen ist, dessen Basis über einen Widerstand (R17) mit der Ausgangsklemme des Komparators (2) verbunden ist, und dessen Emitter an Masse liegt.
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DE4112897C2 DE4112897C2 (de) | 1996-04-11 |
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- 1991-04-19 DE DE4112897A patent/DE4112897C2/de not_active Expired - Lifetime
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KR910018668A (ko) | 1991-11-30 |
JPH045474A (ja) | 1992-01-09 |
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US5109827A (en) | 1992-05-05 |
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