DE2148154A1

DE2148154A1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2148154A1
Application number: DE19712148154
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Takasago Hyogo Saita (Japan). P F02p 3-02
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE2148154C3; DE2148154B2; US3791356A; JPS4946012B1; FR2108603A5

Description

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo (Japan)

Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes für Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Verbrennungskraftmaschine und insbesondere auf eine Schaltungsanordnung, um die Auspuffgase der Verbrennungskraftmaschine zu reinigen.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, mit denen der Zündzeitpunkt von Verbrennungskraftmaschinen durch einen einzigen Kontaktunterbrecher gesteuert wird, in dem zwei Kontaktsätze angeordnet sind, wobei die verschiedenen Zündzeitpunkte der zugeordneten Verbrennungskraftmaschine entsprechend ihrer Betriebsart durch die wahlweise Verwendung der beiden Kontaktsätze bestimmt werden. Bei den vorbestimmten Unterbrecherkontakten muß der Öffnungszeitpunkt, die Kontakttrennung und der Winkel, während dem die Kontakte geschlossen sind, für je-

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den Kontaktsatz eingestellt werden, da die Kontaktsätze wechselweise betrieben werden. Die vorerwähnte Einstellung von Kontaktunterbrechern mit zwei Kontaktsätzen ist aber erheblich schwieriger als die Einstellung von Kontaktunterbrechern mit nur einem einzigen Kontaktsatz. Weiterhin besitzen Kontaktunterbrecher mit zwei Kontaktsätzen Eigenschaften, die sich während des Betriebs sehr stark verändern. Die Steuerung des Zündzeitpunktes kann daher auch mit den bisher verwendeten Kontaktunterbrechern nicht erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Kontaktunterbrecher mit nur einem einzigen Kontaktsatz zu schaffen, der die Nachteile der bisher bekannten, vorbeschriebenen Anordnungen nicht aufweist und mit der reinere Auspuffgase erhalten werden.

Gemäß der Erfindung wird dies mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Verbrennungskraftmaschine erreicht, die folgende Schaltungseinrichtungen aufweist: Eine den Zündzeitpunkt feststellende Schaltung, mit der jedesmal dann ein Signal erzeugt wird, wenn die Verbrennungsmaschine zu zünden ist, eine mit der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung verbundene Zeitverzogerungsschaltung, eine betriebsmäßig mit der Zeitverzogerungsschaltung verbundene, den Betriebszustand feststellende Schaltung, eine Signalauswahlschaltung, die sowohl mit der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung als auch mit der Zeitverzogerungsschaltung verbunden ist, um entweder das Signal der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung oder das verzögerte Signal von der Zeitverzogerungsschaltung entspre-

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chend dem jeweiligen festgestellten Betriebszustand auszuwählen, und eine Zündschaltung, die auf das ausgewählte und angelegte Signal zur Erzeugung einer Zündspannung anspricht.

Die Zeitverzögerungsschaltung weist vorzugsweise einen monostabilen Multivibrator mit einem Kondensator zur Bestimmung des Zeitintervalls auf, während dem sich der monostabile Multivibrator im halbstabilen Zustand befindet; weiterhin besitzt sie eine Schaltungseinrichtung zur Ladung und Entladung des Kondensators, um die Lade- und Entladeströme zu und von dem Kondensator weitgehend konstant zu halten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung im einzelnen erläutert, wobei in der einzigen Figur der Zeichnung ein Schaltdiagramm einer Einrichtung zur Steuerung eines Zündzeitpunktes einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung dargestellt ist.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Schaltungsanordnung weist eine Gleichstromquelle 1o, beispielsweise eine Batterie, deren negativer Anschluß mit Erde verbunden ist, und eine den Zündzeitpuri* feststellende, insgesamt mit dem Bezugszeichen 2o bezeichnete Schaltung auf, die parallel zu der Stromquelle 1o liegt. Die Schaltung 2o weist ein—en Satz Ruhekontakte 22, die in einem (nicht dargestellten) Kontaktunterbrecher angeordnet sind, sowie einen mit den Kontakten in Reihe liegenden Widerstand 24 auf. Die Kontakte 22 werden in vorbestimmten Zeitabständen synchron mit der Drehzahl der zugeordneten, nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine geöffnet und geschlossen.

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Der Verbindungspunkt zwischen den Kontakten 22 und dem Widerstand 24- ist sowohl mit einer Zeitverzögerungsschaltung, die in Einzelheiten unten beschrieben wird, als auch mit einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 3o bezeichneten Torschaltung verbunden. Die Torschaltung 3o weist zwei Halbleiterdioden 32 und 34- mit den entsprechenden Anodenelektroden auf, die gemeinsam über einen Widerstand 36 an den positiven Anschluß der Stromquelle io angeschlossen sind. Die Katode der Diode 32 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kontakten 22 und dem Widerstand 24- verbunden; ihre Anode ist mit einer insgesamt mit dem Bezugszebhen 4-0 bezeichneten Zündschaltung verbunden.

Die Zündschaltung 4-0 weist zwei Transistoren 4-2 und 4-4-des npn-Leitertyps mit geerdetem Emitter auf. Die Basis des Transistors 4-2 ist mit den Anoden der Dioden 32 und 34- und sein Kollektor über einen Widerstand 4-6 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle 1o verbunden, während die Basis des Transistors 4-4- mit dem Kollektor des Transistors 4-2 und der Kollektor dieses Transistors über eine Primärwicklung einer Zündspule 4-8 mit der Stromquelle "Io verbunden; die Kollektorenifcterschaltung liegt parallel zu einem Kondensator 5o. Die Zündspule 4-8 weist eine Sekundärwicklung auf, die elektrisch an die entsprechende (nicht dargestellte) Verbrennungskraftmaschine angekoppelt ist, was durch den Pfeil angezeigt ist.

Mit dem Blockschaltbild 6o ist eine die Betriebsart feststellende Schaltung mit einem Kontaktsatz 62 bezeichnet, mit der ein vorbestimmter Betriebszustand der nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine feststellbar ist. Beispielsweise können die Kontakte 62 betriebsmäßig mit einem Drosselventil gekoppelt sein, das in einem Saugrohr

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zu der Maschine angeordnet ist; hierbei sind die Kontakte bei normaler Betriebsart der Maschine geschlossen und nur bei vorbestimmten Betriebszuständen geöffnet, wenn die Verbrennungsmaschine entweder im Leerlauf oder mit niedrigen Touren läuft. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind das Drosselventil und das Saugrohr in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die den Zündzeitpunkt und die Betriebsart feststellenden Schaltungen 2o bzw. 60 sind mit einer insgesamt mit dem Bezugszeichen I00 bezeichneten Zextverzogerungsschaltung verbunden. Die Zeitverzögerungsschaltung I00 weist einen Koppelkondensator 1o2 auf, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Unterbrecherkontakten 22 und dem Widerstand 24 verbunden ist; ein monostabiler Multivibrator weist zwei Transistoren 1o4 und I06 des npn-Leitertyps mit geerdeten Emittern, einen Kondensator I08, Widerstände Ho und 112 auf, die in bekannter Weise miteinander verbunden sind. Jede Seite des Kondensators I08 ist über einen pnp-Transistor 114 oder 116 in Basisschaltung mit dem positivenAnschluß der Stromquelle 1o verbunden. Insbesondere ist jeweils ein Kollektor der Transistoren 114 und 116 mit einer Seite des Kondensators I08, ein Emitter mit der Stromquelle 1o und eine Basis über einen Widerstand 118 bzw. 12o mit Erde und über einen Widerstand 122 bzw. 124 mit der Stromquelle 1o verbunden. Die Transistoren 114 und 116 bilden einen Teil der Schaltung zum Laden oder Entladen des Kondensators I08, was später noch im einzelnen erläutert wird.

Wie bereits vorher beschrieben, ist der Ausgang des monostabilen Multivibrators oder der Kollektor des Transistors I06 mit dem positivenAnschluß der Quelle 1o über einen Widerstand 126 und über einen weiteren Widerstand 128 mit der

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Basis eines Steuertransistors 13o verbunden; der Emitter dieses !Transistors ist geerdet und sein Kollektor ist mit der Katode der Steuerdiode 34- und über einen Widerstand 132 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle Ίο verbunden. Die Basis des Transistors 13ο ist weiterhin über einen Widerstand 134- mit Erde und mit den Kontakten 62 in der einen Betriebszustand feststellenden Schaltung 60 verbunden.

fc Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung arbeitet etwa folgendermaßen: Wenn die (nicht dargestellte) Verbrennungsmaschine sich in normalem Betriebszustand befindet, dann sind in der den Betriebszustand feststellenden Schaltung die Kontakte 62 geschlossen, wie oben beschrieben. Durch das Schließen der Kontakte 62 wird die Basis des Steuertsisistors 130 geerdet, wodurch letzterer in nicht leitenden Zustand kommt. Der monostabile Multivibrator befindet sich in stabilem Zustand, da sich der Transistor 1o4-in leitendem und der Transistor I06 in nicht leitendem Zustand befindet. Das Potential am Kollektor des Transistors 130 spannt die Diode 34- umgekehrt vor, und hält sie in nicht leitendem Zustand.

Unter diesen Umständen wird beim öffnen der Unterbrecherkontakte 22 ein Triggerimpuls über den Koppelkondensator 1o2 an die Zeitverzögerungsschaltung I00 angelegt und die Steuerdiode 32 umgekehrt vorgespannt. Durch den Triggerimpuls wird der Multivibrator von dem stabilen in den halb—stabilen Zustand gesteuert, was an der Torschaltung 3o zu keiner Wirkung führt, da der Transistor 134- sich in nicht leitendem Zustand befindet. Da die Diode 32 umgekehrt vorgespannt ist, fließt ein Basisstrom über den Transistor 4-2 in die Zündschaltung 4-o, die dadurch leitend wird.Hierdurch wird der Basisstrom an den Transistor HA- unterbrochen; er kommt dadurch in nicht leitenden Zustand. Als Folge wird

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der Strom, der durch die Primärwicklung der Zündspule 48 fließt, unterbrochen und induziert eine Zündspannung in der Sekundärwicklung. Wenn der vorbeschriebene Vorgang augenblicklich abläuft, wird die Verbrennungskraftmaschine gleichzeitig mit dem öffnender Unterbrechungskontakte 22 pezündet.

Dann werden die Unterbrecherkontakte 22 geschlossen. Nach dem Schließen der Kontakte 22 wird die Steuerdiode 32 in Vorwärtsrichtung betrieben, so daß ein Strom, der durch die Basisschaltung des Transistors 42 fließt,über die Diode 32 und die geschlossenen Kontakte 22 gegen Erde abfließt. Hierdurch wird der Transistor 42 gesperrt und der Transistor 44 leitend, so daß Strom durch die Primärwicklung der Zündspule 48 fließt. Beim anschließenden Öffnen der Unterbrecherkontakte 22 wiederholt sich der vorbeschriebene Vorgang und es kommt zu einer Zündung der Verbrennungskraftmaschine. Jedes öffnen der Kontakte 22 führt also wie bei herkömmlichen Einrichtungen zu einer Zündung der Verbrennungskraftmaschine.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine in der vorbeschriebenen Art beispielsweise im Leerlauf oder niedrigtourig betrieben wird, dann werden die Kontakte 62 der den Betriebszustand feststellenden Schaltung 60, wie vorbeschrieben, offen und der Transistor 134 in leitendem Zustand gehalten. Die Steuerdiode 34 ist dann in Vorwärtsrichtung betrieben und leitend. Wenn die Unterbrecherkontakte 22 ebenfalls geschlossen gehalten werden, ist auch die Steuerdiode 32 in Vorwärtsrichtung betrieben und der Zündtransistor 44 in leitendem Zustand gehalten, wie in Verbindung mit dem normalen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bereits vorher beschrieben ist.

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Wenn unter diesen Umständen die Unterbrecherkontakte öffnen, wird die Steuerdiode 32 in umgekehrter Richtung vorgespannt. Diese Änderung der Vorspannung wirkt sich nicht auf die Zündschaltung 4o aus, da sich die Steuerdiode 34 in leitendem Zustand befindet. Gleichzeitig wird ein Triggerimpuls über den Kondensator 1o2 an die Basis des Transistors 1o4 angelegt, wodurch der monostabile Multivibrator von dem stabilen in den halbstabilen Zustand gesteuert wird, wodurch die Transistoren 1o4 und 1o6 nicht leitend bzw. leitend werden. Wenn der P Transistor 1o6 nicht leitend ist, wird Basisstrom an den Transistor 13ο angelegt, so daß er leitend wird. Die bisher umgekehrt vorspannte Diode 34- wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Basisstrom an dem Transistor 42 fließt gegen Erde, so daß der Transistor 42 weiter nicht leitend bleibt.

Nach einem vorbestimmten Zeitintervall kehrt der monostabile Multivibrator aber wieder in den stabilen Zustand zurück. In dem stabilen Zustand wird der Transistor 1o6 leitend und der Transistor 13o kommt in nicht leitenden Zustand. Hierdurch wird dann die Steuerdiode ^ 34 umgekehrt vorgespannt und dem Transistor Basisstrom zugeführt, wodurch er leitend wird. Wenn der Transistor 42 leitend ist, kommt der Zündtransistor 44 in nicht leitenden Zustand, wodurch der Strom, der durch die Primärwicklung der Zündspule fließt, unterbrochen wird und eine Zündspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule 48 induziert. Die Verbrennungskraftmaschine wird also am Ende des Zeitintervalle gezündet, indem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, nachdem die Unterbrecherkontakte geöffnet worden sind.

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Der Zeitraum, in dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, ist etwa gleich der Entladungszeit des Kondensators 1o8. Wie andererseits in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, befindet sich der monostabile Multivibrator während der Ladezeit des Kondensators 1o8 in stabilem Zustand, was durch die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bestimmt ist. In stabilem Zustand wird der Ko-ndensator 1o8 über die leitenden Transistoren 114 und 1o6 von der Stromquelle 1o geladen, während der Transistor 116 in nicht leitendem Zustand gehalten wird, da sich auf der Platte des Kondensators 1o8 eine negative Ladung befindet, die mit dem Kollektor des Transistors 116 verbunden ist. Wenn T die Zeitabstände zwischen den Triggerimpulsen darstellt, dann wird der Kondensator 1o8 in jedem Arbeitstakt mit einer Strommenge geladen, die durch die Gleichung (T-t^I, ausgedrückt ist, wobei I, die Größe des durch den Transistor 114· fließenden Kollektorstroms ist.

Wenn sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, wird der Kondensator über die leitenden Transistoren 114 und 116 entladen, während der Transistor 114 in nicht leitendem Zustand gehalten wird. Die Strommenge bei der Entladung des Kondensators 1o8 ist etwa gleich der Strommenge (T-t,) χ I-an dem Kondensator 1o8 und läßt sich durch t, χ I~ aus-

d d

drücken, wobei Ip die Größe eines durch den Transistor 116 fließenden Kollektorstroms ist. Die Zeit t,, in der sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, läßt sich dann durch die Gleichung

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ausdrücken. Das heißt, daß sich die Zeit t, proportional mit dem Zeitintervall T zwischen den Triggerimpulsen ändert. Mit anderen Worten, die Zeitverzögerungsschaltung 1oo schafft eine Zeitverzögerung, die sich proportional mit dem Zeitabstand zwischen den Triggerimpulsen ändert.

Die Transistoren 114- und 116 dienen also dazu, um die Lade- und Entladeströme für den Kondensator 1o8 außer zu Beginn des Schaltvorgangs konstant zu halten.

Die Verbrennungsmaschine wird also mit einer Zeitverzögerung gezündet, die einem vorbestimmten festen Winkel entspricht, um den die Welle der Verbrennungskraftmaschine nach dem öffnen der Unterbrec-herkontakte gedreht worden ist. Wenn die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf oder niedrigtourig betrieben wird, dann arbeitet die hier offenbarte Anordnung in ähnlicher Weise wie der Kontaktsatz auf der Rücklaufseite, der in herkömmlichen Unterbrecherkontakten zusammen mit einem Paar Kontaktsäten angeordnet ist.

Die Erfindung ist allerdings nicht auf das hier beschriebene einzige Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Zeitraum, in dem sidi der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, durch Laden und Entladen des Kondensators 1o8 in einfacher Weise durch Kondensatorwiderstandsnetzwerke oder etwas ähnlichem konstant gehalten werden, ohne daß die Schaltungen mit den Transistoren 114 und 116 verwendet werden.

In letzterem Fall ist dann die Zeit, in der sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, konstant, während der Zündzeitpunkt auf der Rücklaufseite entsprechend der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine

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veränderlich ist. Die durch die Zeitverzögerungsschaltung 1oo geschaffene Zeitverzögerung und damit der Zündzeitpunkt auf der Rücklaufseite können dann entsprechend der Belastung an der Maschine geändert werden. Die Kontakte 62 in der den Betriebszustand feststellenden Schaltung 60 können dann ohne weiteres durch einen Halbleiterschalter ersetzt werden. Andererseits können die Kontakte 62 auch Umschaltekontakte sein. Die Umschaltekontakte können dann für die Torschaltung 60 eingesetzt werden, um den Zündzeitpunkt entsprechend der Betriebsart oder der Belastung der Verbrennungskraftmaschine zuwählen.

Mit der Erfindung wird also der Zündzeitpunkt einer Verbrennungskraftmaschine mit Kontaktunterbrechern mit nur einem einzigen Kontaktsatz gesteuert, während herkömmliche Kontaktunterbrecher zwei Kontaktsätze besitzen.

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Claims

-12-Patentansprüche:

Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Verbrennungsmaschine, gekennzeichnet durch eine den Zündzeitpunkt feststellende Schaltung (2o), die jedesmal dann ein Signal erzeugt, wenn die Verbrennungsmaschine zu zünden ist, durch eine mit der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung (2o) verbundene Zeitverzögerungsschaltung (1oo), durch eine mit der Zeitverzögerungsschaltung (1oo) den Betriebszustand feststellen- ^ de Schaltung (60), durch eine Signalauswahlschaltung (3o), die sowohl mit der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung (2o) als auch mit der Zeitverzögerungsschaltung (I00) verbunden ist, um das Signal von der den Zündzeitpunkt feststellenden Schaltung (2o) oder das verzögerte Signal der Verzögerungsschaltung (I00) entsprechend dem jeweiligen festgestellten Betriebszustand auszuwählen, und durch eine Zündschaltung (4o), die entsprechend dem ausgewählten und angelegten Signal eine Zündspannung erzeugt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsschaltung (I00) einen monostabilen Multivibrator (1o4,1o6,11o, W 112) mit einem Kondensator (I08) zur Bestimmung eines Zeitraums aufweist, während dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, und daß eine Schaltungseinrichtung (114, 118, 122; 116, 12o, 124) zum Laden und Entladen des Kondensators (I08) eine Einrichtung aufweist, die die Lade- und Entladeströme zu und von dem Kondensator (I08) im wesentlichen konstant hält.

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