DE1197687B

DE1197687B - Ignition system for internal combustion engines with at least one ignition coil controlled by a transistor

Info

Publication number: DE1197687B
Application number: DEB47939A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1958-02-22
Filing date: 1958-02-22
Publication date: 1965-07-29

Description

Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer durch einen Transistor gesteuerten Zündspule Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage, mit wenigstens einer Zündspule und einem in deren Primärstromkreis angeordneten Leistungstransistor, der im Zündzeitpunkt den aus einer Gleichstromquelle gelieferten Primärstrom der Zündspule unterbricht, mit einem monostabilen Multivibrator, der in einem Steuerzeitpunkt, der um den maximalen Verstellwinkel vor dem oberen Totpunkt liegt, eingeschaltet wird und dabei den Leistungstransistor sperrt und nach einer in Abhängigkeit von Drehzahl und Leistung veränderbaren Verzögerungszeit selbst ausschaltet und dabei den Leistungstransistor stromleitend macht, und mit einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelten Wechselstromgenerator, der im Steuerzeitpunkt den Multivibrator aus seinem stabilen Betriebszustand in seine unstabile, die Dauer der Verzögerungszeit bestimmende Kipplage bringt.Ignition system for internal combustion engines with at least one by one Transistor controlled ignition coil The invention relates to an ignition system for internal combustion engines of motor vehicles, in particular for internal combustion engines with an electrically controlled fuel injection system, with at least one Ignition coil and a power transistor arranged in its primary circuit, the primary current supplied from a direct current source at the point of ignition Ignition coil interrupts, with a monostable multivibrator, which in a timing, which lies by the maximum adjustment angle before top dead center is switched on is and thereby blocks the power transistor and after a depending on Speed and power adjustable delay time switches itself off and at the same time makes the power transistor conductive, and with one with the crankshaft of the Internal combustion engine-coupled alternator, which in the timing of the Multivibrator from its stable operating condition to its unstable one, the duration the tilt position that determines the delay time.

Es sind bereits Zündanlagen für Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen worden, bei denen zur Verstellung des Zündzeitpunktes eine elektronische Regeleinrichtung vorgesehen sein soll, die in der Weise auf einen in den Primärstromkreis einer Zündspule eingeschalteten Transistor einwirkt, daß ein mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelter mechanischer Schalter eine elektronische Kippeinrichtung aus ihrer im Ruhezustand gesperrten Betriebslage in ihren unstabilen Kippzustand bringt und dabei den der Zündspule vorgeschalteten Transistor stromleitend macht und über die Dauer des Kippzustandes so lange stromleitend hält, bis ein im Kippgerät angeordnetes Zeitglied den ursprünglichen Sperrzustand des Kippgeräts und des Transistors wieder herbeiführt. Die Dauer des Kippzustandes wird bei diesen Anordnungen durch Stellgrößen, die von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine abhängen, so verstellt, daß die vom Kippgerät gelieferte, sich unmittelbar an den durch den mechanischen Schalter festgelegten Steuerzeitpunkt anschließende Verzögerungszeit um so kürzer wird, je schneller die Brennkraftmaschine läuft. Der durch den mechanischen Schalter festgelegte Steuerzeitpunkt muß dann so eingestellt werden, daß er um einen den gesamten Zündwinkelverstellbereich ausmachenden Drehwinkel vor dem zugehörigen oberen Totpunkt der Kurbelwelle liegt. Derartige Anordnungen erfordern jedoch eine hohe Konstanz der im Kippgerät verwendeten Schaltelemente; sie müssen vor allem gegenüber Temperatur- und Alterungseinfiüssen unempfindlich sein, weil sich diese Einflüsse unmittelbar auf die Genauigkeit des Zündzeitpunktes auswirken.There are already ignition systems for internal combustion engines of the type described above Kind have been proposed in which to adjust the ignition timing an electronic Control device should be provided in the manner on one in the primary circuit An ignition coil switched on transistor acts that one with the crankshaft mechanical switch coupled to the internal combustion engine is an electronic tilting device from their locked operating position in the idle state into their unstable tilted state brings and thereby makes the transistor upstream of the ignition coil conductive and keeps it electrically conductive for the duration of the tilting state until one is in the tilting device arranged timer the original blocking state of the tilting device and the transistor brings about again. The duration of the tilted state is determined by these arrangements Manipulated variables that depend on the speed and the load of the internal combustion engine, adjusted so that the one supplied by the tilting device is directly attached to the mechanical switch specified control time subsequent delay time the faster the engine runs, the shorter it becomes. The one through the mechanical Switch fixed control time must then be set so that it is one the entire ignition angle adjustment range making up the angle of rotation before the associated one top dead center of the crankshaft is. However, such arrangements require one high constancy of the switching elements used in the tilting device; they must above all be insensitive to temperature and aging effects, because these Influences have a direct effect on the accuracy of the ignition point.

Es sind bereits Zündanlagen bekanntgeworden, bei denen ein mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekuppelter Wechselstromerzeuger über Gleichrichter auf Kondensatoren arbeitet, in denen die vom Generator erzeugten, über die Gleichrichter den Kondensatoren zufließenden Ladungen gespeichert und über eine mit dem umlaufenden Anker des Generators gekuppelten Verteilerarm impulsförmig über die Primärwicklung eines von mehreren jeweils einer einzelnen Zündkerze zugeordneten Transformators entladen werden. Bei derartigen Anlagen wird der Zündzeitpunkt durch den fest mit der Generatorwelle gekuppelten Verteilerarm bestimmt. Es sind auch bereits elektronisch gesteuerte Zündanlagen bekanntgeworden, bei denen ein als Sperrschwinger geschalteter Transistor mit Hilfe eines Wechselstromgenerators zum Schwingen gebracht wird, wenn der Wechselstromgenerator eine ausreichend hohe Spannung liefert, die an einem über den Ausgangsklemmen des Wechselstromgenerators liegenden Kondensator abgenommen und durch einen im einzelnen nicht näher bekannten Phasenschieber dem Transistor zugeführt wird. Die Genauigkeit des Zündzeitpunkts hängt sehr davon ab, wie hoch die jeweilige Umgebungstemperatur des Transistors ist, weil die zur Herstellung von Transistoren üblicherweise verwendeten Halbleitermetalle eine um so höhere Leitfähigkeit aufweisen, je höher ihre Arbeitstemperatur ist. Da zudem die mit derartigen Wechselstromgeneratoren erzielbaren Steuerspannungen einen verhältnismäßig langsamen Anstieg ergeben, sind sie zur Sicherstellung einer ausreichend hohen Zündgenauigkeit von etwa 0,5° Kurbelwellendrehwinkel nur dann verwendbar, wenn besondere Stabilisierungsvorrichtungen vorgesehen werden. Derartige Vorrichtungen erhöhen jedoch den Aufwand erheblich und vergrößern die Störanfälligkeit.There are already ignition systems known in which one with the Camshaft of the internal combustion engine coupled alternator via rectifier works on capacitors, in which the generated by the generator, via the rectifier The charges flowing to the capacitors are stored and transferred to the circulating Armature of the generator coupled distributor arm in pulse form via the primary winding one of several transformers each assigned to a single spark plug be discharged. In such systems, the ignition point is fixed by the the generator shaft coupled distributor arm determined. They are also already electronic controlled ignition systems became known, in which a switched as a blocking oscillator Transistor is made to oscillate with the help of an alternator when the alternator provides a sufficiently high voltage to be applied to an over the capacitor lying between the output terminals of the alternator and through a phase shifter not known in detail to the transistor is fed. The accuracy of the ignition timing depends very much on how high the respective ambient temperature of the transistor is because the manufacture Semiconductor metals commonly used by transistors have an even higher conductivity the higher their working temperature is. Since, moreover, those with such alternators achievable control voltages result in a relatively slow increase they to ensure a sufficiently high ignition accuracy of about 0.5 ° crankshaft angle of rotation only then usable when special stabilization devices are provided. However, such devices increase the effort considerably and increase the susceptibility to failure.

Eine einfache Zündanlage, die wesentlich weniger Transistoren benötigt und keine dem Verschleiß unterworfenen Teile enthält, ergibt sich gemäß der Erfindung, wenn die Spannung des Wechselstromgenerators über ein frequenzabhängiges Phasendrehglied dem Eingang des monostabilen Multivibrators zugeführt ist, der erst dann aus seinem Ruhezustand in seine instabile Betriebslage gesteuert wird, wenn die vom Phasendrehglied gelieferte Steuerspannung einen für den Multivibrator vorgegebenen Mindestwert überschreitet.A simple ignition system that requires significantly fewer transistors and does not contain any parts subject to wear, it results according to the invention, when the voltage of the alternator via a frequency-dependent phase rotation element the input of the monostable multivibrator is fed, which only then out of his Rest state is controlled in its unstable operating position when the phase rotation element The control voltage supplied exceeds a minimum value specified for the multivibrator.

Mit Transistoren ausgerüstete Kippgeräte der in der Anlage nach der Erfindung verwendeten Art sind an sich bekannt und wurden seither für verschiedene Verwendungszwecke der elektrischen Nachrichtentechnik und Meßtechnik vorgeschlagen.Tipping devices equipped with transistors in the system after Invention used type are known per se and have since been used for various Proposed uses of electrical communications engineering and measurement technology.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem in den Primärstromkreis einer Zündspule eingeschalteten, im Zündzeitpunkt den Primärstrom der Zündspule unterbrechenden Transistor einen monostabilen Multivibrator vorzusehen, der um einen dem maximalen Verstellwinkel entsprechenden Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt eingeschaltet wird und mit einer in Abhängigkeit von Drehzahl und Leistung veränderbaren Verzögerungszeit im Zündzeitpunkt selbsttätig ausschaltet. Bei diesen nicht zum einschlägigen Stand der Technik gehörenden Zündanlagen ist auch bereits die Verwendung eines Wechselstromgenerators zur Steuerung bzw. Veränderung der Kippdauer des Multivibrators vorgeschlagen worden.It has also already been proposed in an ignition system for Internal combustion engines with a switched on in the primary circuit of an ignition coil, a transistor which interrupts the primary current of the ignition coil at the point of ignition Provide monostable multivibrator, which is one of the maximum adjustment angle corresponding crankshaft angle is switched on before top dead center and with a delay time that can be changed depending on the speed and power switches off automatically at the point of ignition. With these not to the relevant status Ignition systems that are part of the technology also include the use of an alternator has been proposed to control or change the tilt duration of the multivibrator.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eia Schaltbild einer elektronisch gesteuerten Zündanlage für eine vierzylindrige Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer ebenfalls elektronisch arbeitenden Zündverstelleinrichtung, F i g. 2 ein Zeigerdiagramm zur Erklärung der Wirkungsweise der Verstelleinrichtung, F i g. 3 ein Schaubild für die in der Verstelleinrichtung wirksam werdende Steuerspannung und F i g. 4 ein Diagramm der mit der Verstelleinrichtung nach F i g.1 erreichbaren Zündwinkelverstellung. Die Zündanlage ist zum Betrieb einer in F i g. 1 mit 10 angedeuteten. vierzylindrigen Brennkraftmaschine bestimmt, die mit Gemischverdichtung arbeitet. Mit der bei 20 angedeuteten Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 ist die umlaufende Elektrode 21 eines Zündverteilers 19 gekuppelt, dessen feststehende Elektroden 22 mit je einer der Zündkerzen 23 der Brennkraftmaschine über je ein Zündkabel 24 verbunden sind. In der Zeichnung ist der besseren übersichtlichkeit halber nur das von einer der feststehenden Elektroden zur Zündkerze des vierten Zylinders führende Zündkabel dargestellt.In the drawings, an embodiment of the invention is shown. It shows F i g. 1 eia circuit diagram of an electronically controlled ignition system for a four-cylinder four-stroke internal combustion engine with an ignition adjustment device that also operates electronically, FIG. 2 shows a phasor diagram to explain the mode of operation of the adjusting device, FIG. 3 shows a diagram for the control voltage that becomes effective in the adjustment device, and FIG. 4 shows a diagram of the ignition angle adjustment that can be achieved with the adjustment device according to FIG. The ignition system is designed to operate one in FIG. 1 indicated with 10. four-cylinder internal combustion engine that works with mixture compression. The circumferential electrode 21 of an ignition distributor 19 is coupled to the camshaft of the internal combustion engine 10 indicated at 20 , the stationary electrodes 22 of which are connected to one of the spark plugs 23 of the internal combustion engine via a respective ignition cable 24. In the drawing, for the sake of clarity, only the ignition cable leading from one of the stationary electrodes to the spark plug of the fourth cylinder is shown.

An die umlaufende Verteilerelektrode 21 ist ein Wicklungsende der zusammen mit einer Primärwicklung 25 auf einen gemeinsamen Eisenkern 26 aufgebrachten Sekundärwicklung 27 einer Hochspannungszündspule angeschlossen. Die Primärwicklung 25 liegt mit ihrem einen Ende an einer Masseleitung 29, die zur Minusklemme einer nicht dargestellten 12-Volt-Batterie führt, während für anderes Ende mit dem Kollektor eines Transistors 30 verbunden ist, dessen Emitter an der mit der Plusklemme der Batterie verbundenen Sammelleitung 32 liegt. Der Transistor 30 wird durch rechteckförmige Impulse gesteuert, die bei 33 angedeutet sind und von einer im folgenden näher beschriebenen elektronischen Kippeinrichtung geliefert werden.One winding end of the secondary winding 27 of a high-voltage ignition coil, which is attached to a common iron core 26 together with a primary winding 25, is connected to the rotating distributor electrode 21. One end of the primary winding 25 is connected to a ground line 29, which leads to the negative terminal of a 12-volt battery (not shown), while the other end is connected to the collector of a transistor 30 , the emitter of which is connected to the busbar connected to the positive terminal of the battery 32 is located. The transistor 30 is controlled by square-wave pulses, which are indicated at 33 and are supplied by an electronic tilting device described in more detail below.

Die elektronische Kippeinrichtung ist in F i g. 1 mit unterbrochenen Linien 35 umrahmt und enthält einen Eingangstransistor 40 und einen Ausgangstransistor 50 sowie ein zwischen diesen beiden Transistoren angeordnetes Zeitglied, das aus zwei Widerständen 41 und 42 sowie einem diesem parallelgeschalteten Kondensator 43 besteht. Der Emitter E des Eingangstransistors liegt an einem Spannungsteiler, der aus zwei Widerständen 45 und 46 gebildet ist. Vom Kollektor K des Transistors 40 führt ein Widerstand 48 zu einem Verbindungspunkt P, an den das zur Basis B des Ausgangstransistors 50 führende Zeitglied angeschlossen ist. Vom Verbindungspunkt P zweigt außerdem ein zur Minusleitung 29 führender Widerstand 49 ab. Am Emitter des Ausgangstransistors 50, der über einen Widerstand 51 mit der Plusleitung 32 verbunden ist, liegt die Basis des Transistors 30. Der Kollektor des Ausgangstransistors 50 ist über einen Widerstand 52 mit der Basis des Eingangstransistors 40 derart verbunden, daß der Transistor 40 gesperrt wird, solange der Transistor 50 stromleitend ist, und umgekehrt in stromleitendem Zustand gehalten wird, solange der Ausgangstransistor 50 stromlos ist und dabei auch den im Primärstromkreis der Zündspule liegenden Transistor 30 gesperrt hält. Der Eingangstransistor 40 liegt über einen Widerstand 53 an der Plusleitung 32 und ist über einen Trockengleichrichter 60 an ein Phasendrehglied angeschlossen, das in F i g. 1 mit unterbrochenen Linien 61 umrahmt ist.The electronic tilting device is shown in FIG. 1 framed by broken lines 35 and contains an input transistor 40 and an output transistor 50 as well as a timing element arranged between these two transistors, which consists of two resistors 41 and 42 and a capacitor 43 connected in parallel. The emitter E of the input transistor is connected to a voltage divider, which is formed from two resistors 45 and 46. A resistor 48 leads from the collector K of the transistor 40 to a connection point P to which the timing element leading to the base B of the output transistor 50 is connected. A resistor 49 leading to the negative line 29 also branches off from the connection point P. At the emitter of the output transistor 50, which is connected via a resistor 51 to the positive line 32, the base is of the transistor 30. The collector of the output transistor 50 is connected through a resistor 52 to the base of the input transistor 40 such that the transistor is turned 40 , as long as the transistor 50 is conductive and, conversely, is kept in the conductive state as long as the output transistor 50 is de-energized and also keeps the transistor 30 in the primary circuit of the ignition coil blocked. The input transistor 40 is connected to the positive line 32 via a resistor 53 and is connected via a dry rectifier 60 to a phase shift element which is shown in FIG. 1 is framed with broken lines 61.

Das Phasenglied 61 ist dazu bestimmt, eine mit wachsender Drehzahl stärker voreilende Steuerspannung für den Eingangstransistor 40 zu liefern. Es enthält einen Kondensator 62 und einen zu diesem parallelgeschalteten, veränderbaren Widerstand 63 sowie einen mit diesen beiden Schaltelementen in Reihe liegenden Festwiderstand 64. Der Widerstand 64 ist an eines der beiden Wicklungsenden einer Induktionsspule 65 angeschlossen, die zu einem mit 70 bezeichneten Wechselstromgenerator gehört und auf einem Eisenkern 66 sitzt. Die Induktionsspule 65 ist mit ihrem anderen Wicklungsende an den Kondensator 62 und den Widerstand 63 angeschlossen. Der Generator 70 hat einen mit acht Dauermagnetstäben 68 besetzten Anker, der mit der Nockenwelle 20 und der Antriebswelle 18 des Zündverteilers 19 gekuppelt ist. Beim Umlauf des Ankers treten jeweils zwei Magnetstäbe den freien Schenkeln des Eisenkerns 66 gegenüber und induzieren in der Induktionsspule 65 eine in F i g. 1 mit UI angedeutete Wechselspannung. Diametral gegenüberliegend zum Eisenkern 66 ist ein zweiter Eisenkern 69 angeordnet. Dieser trägt eine Induktionsspule 71. An die Enden dieser Spule ist die Wechselstromdiagonale einer aus vier Gleichrichtern 72 zusammengesetzten Brücke angeschlossen. Die beim Umlauf der Magnete 68 in der Wicklung 71 erzeugte Wechselspannung wird durch die Gleichrichter 72 in der Brücke gleichgerichtet. Die dabei entstehende Gleichspannung U, ist durch zwei Leitungen 73 und 74, von denen die mit 73 bezeichnete zum Kollektor des Transistors 40 führt und die mit 74 bezeichnete an den Verbindungspunkt P angeschlossen ist, in die Kippeinrichtung 35 eingekoppelt. Während die am Phasendrehglied 61 wirksame Spannung Ui dazu bestimmt ist, im Zündzeitpunkt einen Impuls zur Sperrung des Transistors 30 zu liefern und dabei den Zündzeitpunkt festzulegen, dient die Spannung U2 dazu, den instabilen Kippzustand des Kippgeräts, der die Sperrdauer des Transistors 30 bestimmt, mit zunehmender Maschinendrehzahl so zu verkürzen, daß der Transistor 30 zur Vorbereitung eines neuen Zündstromstoßes auch bei sehr hoher Drehzahl genügend lange vor dem nächstfolgenden Sperrimpuls stromleitend wird und die zur Erzeugung der Zündleistung erforderliche Magnetisierung des Eisenkerns 26 der Zündspule zu erzeugen vermag.The phase element 61 is intended to supply a control voltage for the input transistor 40 which leads more rapidly with increasing speed. It contains a capacitor 62 and a variable resistor 63 connected in parallel to it, as well as a fixed resistor 64 in series with these two switching elements. The resistor 64 is connected to one of the two winding ends of an induction coil 65 which belongs to an alternating current generator designated 70 and is on an iron core 66 sits. The other winding end of the induction coil 65 is connected to the capacitor 62 and the resistor 63. The generator 70 has an armature fitted with eight permanent magnet rods 68 , which armature is coupled to the camshaft 20 and the drive shaft 18 of the ignition distributor 19. As the armature revolves, two magnet rods each come face to face with the free legs of the iron core 66 and induce in the induction coil 65 one in FIG. 1 AC voltage indicated by UI. A second iron core 69 is arranged diametrically opposite the iron core 66. This carries an induction coil 71. The AC diagonal of a bridge composed of four rectifiers 72 is connected to the ends of this coil. The alternating voltage generated when the magnets 68 rotate in the winding 71 is rectified by the rectifier 72 in the bridge. The resulting DC voltage U i is coupled into the flip-flop device 35 through two lines 73 and 74, of which the one labeled 73 leads to the collector of the transistor 40 and the one labeled 74 is connected to the connection point P. While the voltage Ui effective at the phase shifter 61 is intended to deliver a pulse to block the transistor 30 at the point of ignition and thereby determine the point of ignition, the voltage U2 is used to mitigate the unstable flip-flop condition of the flip-flop device, which determines the blocking time of the transistor 30 increasing engine speed so that the transistor 30 in preparation for a new ignition surge is conductive long enough before the next blocking pulse and is able to generate the magnetization of the iron core 26 of the ignition coil required to generate the ignition power, even at very high speed.

Bei der nun folgenden Beschreibung der Wirkungsweise wird zunächst auf den Einfluß der Generatorspannung Ui und des Phasendrehgliedes eingegangen. Anschließend wird dann die Wirkungsweise des Kippgeräts und erst im Anschluß daran der Einfluß der von dem Generator 70 gelieferten zweiten Steuerspannung U2 erläutert.In the description of the mode of operation that follows, the influence of the generator voltage Ui and the phase-shifting element will first be discussed. Then the mode of operation of the tilting device and only subsequently the influence of the second control voltage U2 supplied by the generator 70 will be explained.

Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erzeugen die Stabmagnete 68 des mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Ankers in der Induktionsspule 65 vier Halbwellen der Wechselspannung U1, und zwar zwei positive und zwei negative Halbwellen (s. F i g. 3).Generate with every revolution of the crankshaft of the internal combustion engine the bar magnets 68 of the armature rotating at half the crankshaft speed in the Induction coil 65 four half-waves of the alternating voltage U1, namely two positive ones and two negative half-waves (see Fig. 3).

Die Wechselspannung U1 hat in dem veränderbaren Widerstand 63, dessen Größe in F i g. 2 mit R1 bezeichnet ist, einen Teilstrom J1 zur Folge, der sich mit dem durch den Kondensator 62 fließenden kapazitiven Teilstrom J, zu einem Gesamtstrom J2 zusammensetzt. Der Gesamtstrom erzeugt an dem Widerstand 64, der den Wert R 2 hat, einen Spannungsabfall U3=J2 - R2, der in seiner Phase gegenüber der Generatorspannung U1 um den Phasenwinkel a, vorauseilt, und zwar um so mehr, je schneller die Brennkraftmaschine läuft und je höher demzufolge die Frequenz des Wechselstromgenerators 70 ist. Die Phasenlage der einzelnen Ströme und Spannungen des Phasendrehgliedes ist in F i g. 2 dargestellt. Bei dieser Darstellung ist davon ausgegangen, daß die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl von ungefähr 300 U/min läuft. Im Zeitschaubild nach F i g. 3 sind die vom Generator 70 erzeugten Spannungshalbwellen mit Ui bezeichnet. Die erste Halbwelle beginnt im Zeitpunkt t=0. Die letzte der während einer Kurbelwellenumdrehung erzeugten Halbwellen schneidet die Zeitachse t bei 720°. In diesem Zeitpunkt soll die Kurbelwelle eine im Zeitpunkt t=0 beginnende volle Kurbelwellenumdrehung beendet haben. Jede der positiven Halbwellen Ui hat einen über den Gleichrichter 60 gehenden Steuerstrom J3 zur Folge, durch den die Kippeinrichtung 35 in der nachstehend beschriebenen Weise aus ihrer im Ruhezustand stabilen Lage in ihre unstabile Kipplage gebracht wird.The alternating voltage U1 has in the variable resistor 63, the size of which in FIG. 2 is denoted by R1, results in a partial current J1, which is combined with the capacitive partial current J flowing through the capacitor 62 to form a total current J2. The total current generates a voltage drop U3 = J2 - R2 at the resistor 64, which has the value R 2 , which leads in phase with the generator voltage U1 by the phase angle α, and the more the faster the internal combustion engine runs and accordingly, the higher the frequency of the alternator 70 is. The phase position of the individual currents and voltages of the phase shift element is shown in FIG. 2 shown. In this illustration it is assumed that the internal combustion engine is running at an idling speed of approximately 300 rpm. In the time diagram according to FIG. 3, the voltage half- waves generated by the generator 70 are denoted by Ui. The first half-wave begins at time t = 0. The last of the half-waves generated during a crankshaft revolution intersects the time axis t at 720 °. At this point in time, the crankshaft should have completed a full crankshaft revolution beginning at time t = 0. Each of the positive half-waves Ui results in a control current J3 passing through the rectifier 60, by means of which the tilting device 35 is brought from its stable position in the rest state into its unstable tilted position in the manner described below.

Solange an dem Eingangstransistor 40 des Kippgerätes 35 keine Steuerspannung wirksam ist, befindet sich der der Primärwicklung der Zündspule vorgeschaltete Transistor 30 und der gleichphasig mit ihm arbeitende Ausgangstransistor 50 in stromleitendem Zustand, während der Transistor 40 gesperrt ist. In diesem Fall erzeugt der über die Reihenschaltung der Widerstände 55, 52, 53 fließende Teilstrom nur einen kleinen Spannungsabfall am Widerstand 53. Demgegenüber wird der Emitter E des Transistors 40 durch den aus den Widerständen 45, 46 gebildeten Spannungsteiler auf einem Potential gehalten, das niedriger oder höchstens gleich groß ist wie das durch den Spannungsabfall im Widerstand 53 bestimmte Potential der Basis des Transistors 40. Sobald der über den Gleichrichter 60 während der positiven Halbwellen der Spannung U1 fließende Strom J3 (s. F i g. 3) einen sehr niedrigen Mindestwert Jb überschreitet, wird der Transistor 40 stromleitend. Dadurch wird das Potential p des Verbindungspunktes P stark angehoben. Das Potential b der Basis B des Transistors 50 verschiebt sich dadurch ebenfalls nach positiven Werten, weil sich zum Potential des Verbindungspunktes P noch diejenige Spannung Uc addiert, auf die sich der Kondensator 43 während des Sperrzustandes des Transistors 40 aufgeladen hat.As long as no control voltage is active at the input transistor 40 of the flip-flop device 35, the transistor 30 connected upstream of the primary winding of the ignition coil and the output transistor 50 operating in phase with it are in a current-conducting state, while the transistor 40 is blocked. In this case, the partial current flowing through the series connection of the resistors 55, 52, 53 produces only a small voltage drop across the resistor 53. In contrast, the emitter E of the transistor 40 is kept at a lower potential by the voltage divider formed by the resistors 45, 46 or at most equal to the potential of the base of transistor 40 determined by the voltage drop in resistor 53. As soon as the current J3 (see FIG. 3) flowing through rectifier 60 during the positive half-waves of voltage U1 has a very low minimum value Exceeds Jb, transistor 40 becomes conductive. As a result, the potential p of the connection point P is greatly increased. The potential b of the base B of the transistor 50 is thereby also shifted towards positive values because the voltage Uc to which the capacitor 43 was charged during the blocking state of the transistor 40 is added to the potential of the connection point P.

Dieser Vorgang ist im Schaubild nach F i g. 3 über einer zweiten Zeitlinie t dargestellt. Bis zum Zeitpunkt t=0 wird das Potential p des Punktes P durch den über die Widerstände 51, 42, 41 und 49 fließenden, in der Zeichnung nicht näher angegebenen Strom bestimmt, der am Widerstand 49 einen Spannungsabfall von etwa 1 V und an den Widerständen 41 und 42 einen Spannungsabfall von 10 V erzeugt. Da diese Spannung auch am Kondensator 43 liegt, erreicht dessen Ladespannung UL den gleichen Wert UL=10V. Sobald der Steuerstrom J3 im Zeitpunkt t=0 den Transistor 40 stromleitend macht, springt das Potential p des Punktes P von seinem seitherigen Wert von 1 V auf einen neuen Wert p=6V hoch. Zu diesem Wert addiert sich die Ladespannung Uc des Kondensators 43, so daß sich das Potential b der Basis B des Transistors 50 auf b =16 V erhöht, während das Emitterpotential des Transistors 50 bei etwa 11,5 V liegt. Im gleichen Augenblick wird daher der Transistor 50 gesperrt und mit ihm der Transistor 30. Der Transistor 50 bleibt dann zusammen mit dem Transistor 30 so lange praktisch stromlos, bis das Basispotential b infolge der Entladung des Kondensators 43 im Zeitpunkt T1 unter den Wert des Emitterpoten.-tials des Transistors 50 von etwa 11,5 V abgesunken ist. In diesem Zeitpunkt kehrt das Kippgerät 45 in seinen stabilen Betriebszustand zurück, bei dem der Eingangstransistor 40 gesperrt ist. Gleichzeitig wird der Transistor 50 und mit ihm der Transistor 30 wieder stromleitend, so daß durch die Primärspule 25 erneut wieder ein Stromimpuls J4 fließen kann, der so lange anhält und dabei den Eisenkern der Zündspule magnetisiert, bis im Zeitpunkt T2 der nächste Steuerstromstoß nach einem Kurbelwellendrehwinkel von 180° den Eingangstransistor 40 des Kippgerätes wieder stromleitend macht, so daß das beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.This process is shown in the diagram according to FIG. 3 shown over a second time line t. Until time t = 0, the potential P of the point P through the through resistors 51, 42, 41 and 49 flowing, not further indicated in the drawing current determines that the resistor 49 a voltage drop of about 1 V, and at the resistors 41 and 42 generates a voltage drop of 10 V. Since this voltage is also applied to the capacitor 43 , its charging voltage UL reaches the same value UL = 10V. As soon as the control current J3 makes the transistor 40 conductive at the time t = 0, the potential p of the point P jumps up from its previous value of 1 V to a new value p = 6V. The charging voltage Uc of the capacitor 43 is added to this value, so that the potential b of the base B of the transistor 50 increases to b = 16 V, while the emitter potential of the transistor 50 is approximately 11.5 V. At the same moment the transistor 50 is blocked and with it the transistor 30. The transistor 50 then remains practically currentless together with the transistor 30 until the base potential b is below the value of the emitter potential as a result of the discharge of the capacitor 43 at time T1. -tials of transistor 50 has dropped by about 11.5 volts. At this point in time, the tilting device 45 returns to its stable operating state in which the input transistor 40 is blocked. At the same time, transistor 50 and with it transistor 30 become conductive again, so that a current pulse J4 can flow again through primary coil 25, which lasts so long and magnetizes the iron core of the ignition coil until the next control current surge after a crankshaft rotation angle at time T2 of 180 ° makes the input transistor 40 of the tilting device conductive again, so that the game described can begin again.

Da die Zeitabschnitte zwischen den aufeinanderfolgenden, jeweils am Ende der Stromimpulse J4 entstehenden Zündfunken mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine und daher mit zunehmender Frequenz der Steuerspannung U1 immer kürzer werden, während das Zeitglied, bestehend aus dem Kondensator 43 und den ihm parallelgeschalteten Widerständen 41 und 42, eine von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängige Kippzeit ergibt, die am Ende der Stromimpulse 14 beginnt und erst nach ihrem Ablauf ein erneutes Einsetzen der .Stromimpulse J4 erlaubt, muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß auch bei hohen Drehzahlen zum Aufbau des Magnetfeldes der Zündspule eine ausreichend lange Zeit zur Verfügung steht. Durch die in F i g.1 mit U2 bezeichnete zusätzliche, ebenfalls vom Generator 70 gelieferte Spannung wird erreicht, daß die Stromimpulse J4 bei allen Drehzahlen eine praktisch gleichbleibende Länge haben und die zwischen den Stromimpulsen liegenden Pausen mit zunehmender Drehzahl verkürzt werden.Since the time periods between the successive, each on At the end of the current pulses J4, the spark that occurs as the engine speed increases and therefore become shorter and shorter as the frequency of the control voltage U1 increases, while the timing element, consisting of the capacitor 43 and those connected in parallel to it Resistors 41 and 42, one independent of the engine speed Tilt time results, which begins at the end of the current pulses 14 and only after it has expired A renewed use of the .Stromimpulse J4 allowed, must be taken care of that even at high speeds to build up the magnetic field of the ignition coil a sufficiently long time is available. Through the in F i g.1 labeled U2, additional voltage also supplied by the generator 70 it is achieved that the current pulses J4 remain practically constant at all speeds Length and the pauses between the current pulses with increasing Speed can be shortened.

Wenn die Spannung U2 die in F i g. 1 angedeutete Richtung hat, wirkt sie der an die Plusleitung 32 und die Minusleitung 29 angeschlossenen Betriebsspannung des Kippgeräts entgegen. Die Folge davon ist, daß am Widerstand 49 eine wesentlich kleinere Spannung entsteht, wenn der Transistor 40 durch einen der Steuerstromstöße J, stromleitend gemacht wird. In diesem Falle wird mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine und deshalb mit zunehmender Höhe der Spannung U2 das Basispotential b des Transistors 50 immer weniger stark angehoben, so daß die Transistoren 50 und 30 zu einem früheren Zeitpunkt wieder stromleitend werden und die Magnetisierungsströme J4 trotz steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine praktisch gleichbleiben. Der besondere Vorteil einer solchen Art der Steuerung besteht darin, daß der Eisenkern 28 der Zündspule auch bei den höchsten Drehzahlen der Brennkraftmaschine den Sättigungswert erreicht. Bei dieser Anordnung bewirkt der Gleichrichter 60, daß der Eingangstransistor 40 des Kippgeräts 35 mit Sicherheit in seinen Sperrzustand zurückkehrt.If the voltage U2 is as shown in FIG. 1, it counteracts the operating voltage of the tilting device connected to the positive line 32 and the negative line 29. The consequence of this is that a significantly lower voltage is produced at the resistor 49 when the transistor 40 is made conductive by one of the control currents J 1. In this case, with increasing speed of the internal combustion engine and therefore with increasing level of the voltage U2, the base potential b of the transistor 50 is increased less and less so that the transistors 50 and 30 become conductive again at an earlier point in time and the magnetizing currents J4 despite the increasing speed of the Internal combustion engine remain practically the same. The particular advantage of such a type of control is that the iron core 28 of the ignition coil reaches the saturation value even at the highest speeds of the internal combustion engine. In this arrangement, the rectifier 60 causes the input transistor 40 of the flip-flop 35 to return to its blocking state with certainty.

Während im Leerlauf der Zündzeitpunkt etwa mit dem zugehörigen oberen Totpunkt der Kurbelwelle zusammenfallen soll, muß er bei hoher Drehzahl um einen bestimmten, im folgenden mit 9p bezeichneten Drehwinkel vor dem zugehörigen oberen Totpunkt liegen. Dies wird durch Phasenverschiebung der Steuerstromstöße J, mit Hilfe des Phasendrehgliedes 61 erreicht. Mit steigender Frequenz der vom Generator 70 erzeugten Wechselspannung U1 wird nämlich der Durchlaßwiderstand des Kondensators 62 immer kleiner. Dies hat zur Folge, daß im Vektordiagramm nach F i g. 2 der mit J, bezeichnete kapazitive Stromanteil zunimmt, während der nahezu in Phase mit der Generatorspannung U1 liegende Stromanteil J1 abnimmt. Die Kapazität des Kondensators 62 und der Wert R 1 des veränderbaren Widerstands 63 können daher in Verbindung mit der Größe R 2 des Widerstands 64 so gewählt werden, daß dann die Steuerspannung U, bzw. die Steuerstromstöße f. bei einer Drehzahlerhöhung auf 1200 U/min um einen elektrischen Winkel a2 gegenüber der Generatorspannung U1 vorauseilen. Dieser Winkel ist in F i g. 2 und 3 mit 60° angenommen. Die zugehörigen Werte des kapazitiven Teilstroms J, der durch den Kondensator 62 des Phasendrehgliedes 61 fließt, und des den veränderbaren Widerstand 63 durchfließenden Stromes J1 sind in F i g. 2 ebenfalls mit unterbrochenen Linien, jedoch weder maßstabs- noch winkelgetreu angedeutet. Die Phasenverschiebung a2 von 60° ergibt im gezeichneten Beispiel nach F i g. 3 bereits im Zeitpunkt T3 die gewünschte, um einen elektrischen Winkel von 50° vor dem oberen Totpunkt liegende Zündung, da bereits 50° vor dem Zeitpunkt t = 0 der Steuerstrom J,' den Wert JB überschreitet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht jedoch der zu vier Wechselspannungshalbwellen U1 gehörende elektrische Winkel von 720° einer vollen Kurbelumdrehung. Der elektrische Voreilungswinkel von 50° ergibt daher - in Drehwinkelgraden der Kurbelwelle gemessen - einen Voreilungswinkel (p von 25°, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine von 300 U/min auf 1200 U/min ansteigt. Dieser Fall ist in F i g. 4 mit der Linie 80 angedeutet, die dann gilt, wenn das in F i g. 1 mit 82 bezeichnete Gaspedal nur ganz wenig niedergedrückt wird und der Brennkraftmaschine nur wenig Leistung entnommen wird.While the ignition point should coincide approximately with the associated top dead center of the crankshaft when idling, at high speed it must be a certain angle of rotation, referred to below as 9p, before the associated top dead center. This is achieved by phase shifting the control currents J with the aid of the phase rotation element 61 . As the frequency of the alternating voltage U1 generated by the generator 70 increases , the forward resistance of the capacitor 62 becomes smaller and smaller. This has the consequence that in the vector diagram according to FIG. 2 the capacitive current component denoted by J increases, while the current component J1, which is almost in phase with the generator voltage U1, decreases. The capacitance of the capacitor 62 and the value R 1 of the variable resistor 63 can therefore be selected in connection with the size R 2 of the resistor 64 so that the control voltage U or the control currents f. When the speed is increased to 1200 rpm lead by an electrical angle a2 with respect to the generator voltage U1. This angle is shown in FIG. 2 and 3 assumed to be 60 °. The associated values of the capacitive partial current J, which flows through the capacitor 62 of the phase shifter 61, and of the current J1, which flows through the variable resistor 63, are shown in FIG. 2 also with broken lines, but not indicated true to scale or true to angle. The phase shift a2 of 60 ° results in the example shown in FIG. 3 the desired ignition at an electrical angle of 50 ° before top dead center already at time T3, since control current J1 ' already exceeds value JB 50 ° before time t = 0. In the exemplary embodiment shown, however, the electrical angle of 720 ° associated with four alternating voltage half-waves U1 corresponds to a full crank rotation. The electrical lead angle of 50 ° therefore results - measured in degrees of rotation of the crankshaft - a lead angle (p of 25 ° if the speed of the internal combustion engine increases from 300 rpm to 1200 rpm. This case is shown in FIG line 80 , which applies when the accelerator pedal designated by 82 in FIG. 1 is only depressed very slightly and only little power is drawn from the internal combustion engine.

Im Gegensatz zu diesem Teillastbetrieb, bei dem die maximale Zündverstellung, wie mit der Kurve 80 angedeutet, von etwa 1200 U/min ab unverändert bleibt, ist für den Betrieb bei voller Last der Brennkraftmaschine eine andere Verstellkurve erwünscht, die in F i g. 4 mit 81 angedeutet ist. Diese Verstellkurve wird dadurch erreicht, daß der nicht näher bezeichnete Schleifer des verstellbaren Widerstands 63 mit dem zur Öffnung der Drosselklappe 84 bestimmten Fußhebel 82 gekuppelt ist. Wenn zum Betrieb der Brennkraftmaschine unter höherer Last der Fußhebel 82 niedergetreten wird, nimmt er zugleich mit der Drosselklappe den Schleifer mit und verstellt ihn gegen den Anfang des Widerstandes 63 hin. Die Verkleinerung des verstellbaren Widerstandes 63 bewirkt, daß bei praktisch gleichbleibendem kapazitivem Teilstrom J, der durch den verstellbaren Widerstand fließende Strom J1 stark erhöht wird und daher gegenüber diesem überwiegt. Der sich dann ergebende Gesamtstrom J2 hat demzufolge einen wesentlich kleineren Voreilungswinkel a als im vorher beschriebenen Teillastfall. Dies bedeutet, daß die in F i g. 3 mit J., bezeichneten Steuerimpulse bei voller Last erst dann elektrisch um etwa 60° der Generatorspannung UI vorauseilen, wenn die Brennkraftmaschine eine Drehzahl von etwa 3600 U/min erreicht hat.In contrast to this part-load operation, in which the maximum ignition advance, as indicated by curve 80 , remains unchanged from around 1200 rpm, a different adjustment curve is desired for operation at full load of the internal combustion engine, which is shown in FIG. 4 is indicated by 81. This adjustment curve is achieved in that the unspecified slider of the adjustable resistor 63 is coupled to the foot lever 82 intended for opening the throttle valve 84. If the foot lever 82 is depressed to operate the internal combustion engine under a higher load, it takes the grinder along with the throttle valve and moves it against the beginning of the resistor 63. The reduction in size of the adjustable resistor 63 has the effect that, with the capacitive partial current J remaining practically the same, the current J1 flowing through the adjustable resistor is greatly increased and therefore outweighs it. The resulting total current J2 consequently has a significantly smaller advance angle α than in the previously described partial load case. This means that the in F i g. 3 with J., control pulses at full load only advance electrically by about 60 ° of the generator voltage UI when the internal combustion engine has reached a speed of about 3600 rpm.

Claims

Claims: 1. Ignition system for internal combustion engines of motor vehicles, in particular for internal combustion engines with an electrically controlled fuel injection system, with at least one ignition coil and a power transistor arranged in its primary circuit, which interrupts the primary current of the ignition coil supplied from a direct current source at the ignition point, with a monostable multivibrator which is switched on at a control point in time which is the maximum adjustment angle before top dead center and thereby blocks the power transistor and switches itself off after a delay time that can be changed depending on the speed and power and thereby makes the power transistor conductive, and with one with the crankshaft of the internal combustion engine coupled alternating current generator, which at the time of control brings the multivibrator from its stable operating state to its unstable tilted position, which determines the duration of the delay time chnet that the voltage (U ) of the alternator (70) is fed via a frequency-dependent phase shift element (61) to the input of the monostable multivibrator (35), which is only controlled from its idle state to its unstable operating position when the control voltage supplied by the phase shift element (U3) exceeds a minimum value specified for the multivibrator.

2. Ignition system according to claim 1, characterized in that the control voltage (U3) supplied by the phase shift element (61) leads more rapidly than the voltage (Ui) supplied by the generator (70 ) with increasing speed of the internal combustion engine.

3. Ignition system according to claim 2, characterized in that the phase shift element contains a capacitor (62) and a resistor (63) connected in parallel to it, which - preferably in series with a rectifier (60) - to the emitter base path of the input transistor (40) of the tilting device (35) are connected.

4. Ignition system according to claim 3, characterized in that the emitter base path of the input transistor (40) of the flip-flop device (35) is a series circuit of a rectifier (60) and a resistor (64) connected in parallel, with both the switching elements at the junction of these two switching elements to the phase rotation element belonging capacitor (62) and this parallel resistor (63) is connected.

5. Ignition system according to Claim 3 and 4, characterized in that the resistor (63) lying parallel to the capacitor (62 ) has an adjustable tap coupled to the throttle valve (84) of the internal combustion engine.

6. Ignition system according to claim 5, characterized by such a coupling of the tap of the adjustable Resistance (63) with the throttle valve (84) that the conductance of the resistance (63) increases as the throttle valve opens.

7. Ignition system after one of claims 1 to 6, characterized in that in the tilting device (35) a with the speed of the internal combustion engine growing voltage (U @) is effective, the the unstable operating state of the tipping device shortened with increasing speed. B.

Ignition system according to Claim 7, characterized in that the voltage (U2) is supplied by the same alternating current generator (70) which supplies the voltage (Ui) for the phase rotation element (61) and the tilting device.

9. Ignition system after a of claims 1 to 8, characterized in that the alternating current generator a permanent magnetic, with the drive shaft of the ignition distributor (19) of the ignition system has coupled armature, which has one of the number of cylinders of the internal combustion power on its circumference machine has a corresponding number of pole pairs. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1134 246; French Patent No. 1137 949; U.S. Patents Nos. 2,456,475, 2,605,306, 2,668,271; Electricit magazine6, January 1957, p. 17 until 22.