DE2148154C3

DE2148154C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2148154C3
Application number: DE2148154A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Takasago Hyogo Saita (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2148154B2; US3791356A; DE2148154A1; JPS4946012B1; FR2108603A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung /ur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit einer Zündimpulsgeberschaltung, einer mit der Zündimpulsgeberschaltung verbundenen Impulsverzögerungsschaltung und einer mit der Impulsverzogerungsschaltung verbundenen, den Betriebszustand feststellenden und den Zündzeitpunkt auswählenden Schaltung und einer nachgeschalteten Zündspannungserzeugerschaltung.

Eine solche Schaltungsanordnung ist z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 1 253 517 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird jedoch die Zündspannungserzeugerschaltung ausschließlich über ein einstellbar verzögertes Signal von der Impulsverzogerungsschaltung gesteuert.

Weiter sind Multivibratorschaltungen als solche oder ähnliche Einrichtungen zi'm Schalten des Zündsignals bekanntgeworden, ohne daß diese zur Verarbeitung zweier zeitlich zueinander verschobener Signale angepaßt wären.

Es sind auch bereits Schaltungsanordnungen bekannt, mit denen der Zündzeitpunkt von Brennkraftmaschinen durch einen einzigen Kontaktunterbrecher gesteuert wird, in dem zwei Kontaktsätze angeordnet sind, wobei die verschiedenen Zündzeitpunkte der zugeordneten Brennkraftmaschine entsprechend ihrer Betriebsart durch die wahlweise Verwendung der beiden Kontaktsätze bestimmt werden. Bei den vorbestimmten Unterbrecherkontakten muß der Öffnungszeitpunkt, die Kontaktlrefinung und der Winkel, wahrend dem die Kontakte geschlossen sind, für jeden 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

ίο sich während des Betriebs sehr stark verändern. Die Steuerung des Zündzeitpunktes kann daher auch mit den bisher verwendeten Kontaktunterbrechern nicht erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit welcher es möglich ist. auf einfache Weise reinere Auspuffgase zu erhalten.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Impulsauswahl- bzw. Torschaltung mittels Dioden einerseits mit der Zündimpulsgeberschaltung zur Aufnahme der Zündimpulse und andererseits mit der Impulsverzögerungsschaliung zur Aufnahme der verzögerten Impulse verbunden ist. wobei die Top ehalt ung. von der den Betriebszustand feststellenden Schaltung gesteuert, entweder die Zündimpulse oder die verzögerten Zundimpulsc auswählt.

Die Impulsverzogerungsschaltung weist vorzugsweise einen monostabilen Multivibrator mit einem Kondensator zur Bestimmung des Zeitraumes auf. während dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet: weiterhin besitzt sie eine Schaltungseinrichtung zum Laden und Entladen des Kondensators, um die Lade- und Entladeströme zu und von dem Kondensator weitgehend konstant zu halten.

Mit der erfindungsgemaßen Schaltungsanordnung wird jedes Zundsignal in ein stationäres und ein verzögertes Signal aufgeteilt und die beiden Signale selektiv zur Steuerung der Zündanordnung und hierdurch zum Erzielen sauberer Auspuffgase verwendet. Weitere Vorteile der Erfindung und diese weiter ausbildende Einzelheiten werden an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert, wobei in der einzigen Figur der Zeichnung ein Schaltbild einer Einrichtung zur Steuerung eines Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung dargestellt ist.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Schaltungsanordnung weist eine Gleichstromquelle 10. beispielsweise eine Batterie, deren negativer Anschluß mit Erde verbunden ist, und eine den Zündzeitpunkt feststellende Zündimpulsgeberschaltung 20 auf, die parallel zu der Stromquelle 10 liegt. Die Schaltung 20 weist einen 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 Brennkraftmaschine geöffnet und geschlossen.

Der Verbindungspunkt zwischen den Kontakten 22 und dem Widerstand 24 ist sowohl mit einer Impulsverzogerungsschaltung, die in Einzelheiten unten beschrieben wird, als auch mit einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichneten Torschaltung verbun-

den. Die Torschaltung 30 weist zwei Halbleiterdioden 32 und 34 mit den entsprechenden Anodenelektroden auf, die gemeinsam über einen Widerstand 36 an den positiven Anschluß der Stromquelle 10 angeschlossen sind. Die Kathode der Diode M ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kontakten 22 und dem Widerstand 24 verbunden; ihre Anode ist mit einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 40 bezeichneten Zündspannungserzeugerschaltung verbunden.

Die Zündspannungserzeugersrhaltung 40 weist »o zwei Transistoren 42 und 44 des npn-Leitertyps mit geerdetem Emitter auf. Die Basis des Transistors 42 ist mit den Anoden der Dioden 32 und 34 und sein Kollektor über einen Widerstand 46 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle 10 verbunden, während die »5 Basis des 1 ransistors 44 mit dem Kollektor des Transistors 42 und der Kollektor dieses Transistors über eine Primärwicklung einer Zündspule 48 mit der Stromquelle 10 verbunden: die Kollektoremitter schaltung liegt parallel zu einem Kondensator 50. Die ^a° Zündspule 48 weist eine Sekundärwicklung auf. die elektrisch an die entsprechende, nicht dargestellte Brennkraftmaschine angekoppelt ist. was durch den Pfeil angezeigt ist.

Mit dem Bezugszeichen 60 ist eine den Betriebszu- *5 stand feststellende Schaltung mit Kontakten 62 bezeichnet, mit der ein vorbestimmter Betriebszustand der nicht dargestellten Brennkraftmaschine feststellbar ist. Beispielsweise können die Kontakte 62 betriebsmäßig mit einem Drosselventil gekoppelt sein. das in einem Saugrohr zu der Maschine angeordnet ist: hierbei sind die Kontakte bei normalem Betriebszustand der Maschine geschlossen und nur bei vorbestimmten Betriebszustanden geöffnet, wenn die Brennkraftmaschine entweder Tm Leerlauf oder mit niedrigen Touren läuft. Um die Darstellung /u vereinfachen, sind das Drosselventil und das Saugrohr in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die den Zündzeitpunkt und den Betriebszustand feststellenden Schaltungen 20 bzw. 60 sind mit einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 bezeichneten Impulsverzögerungsschaltung verbunden. Die Impulsverzögerungsschaltung 100 weist einen Koppelkondensator 102 auf, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Unterbrecherkontakten 22 und dem Widerstand24verbunden ist; ein monostabiler Multivibrator weist zwei Transistoren 104 und 106 des npn-Leitertyps mit geerdeten Emittern, einen Kondensator 108, Widerstände 110 und 112 auf. die in bekannter Weise miteinander verbunden sind. Jede Seite des Kondensators 108 ist über einen pnp-Transistor 114 oder 116 in Basisschaltung mit dem positiven Anschluß der Stromquelle 10 verbunden. Insbesondere ist jeweils ein Kollektor der Transistoren 114 und 116 mit einer Seite des Kondensators 108, ein Emitter mit der Stromquelle 10 und eine Basis über · einen Widerstand 118 bzw. 120 mit Erde und über einen Widerstand 122 bzw. 124 mit der Stromquelle 10 verbunden. Die Transistoren 114 und 116 bilden einen Teil der Schaltung zum Laden oder Entladen des Kondensators 108, was später noch im einzelnen erläutert wird.

Wie bereits vorher beschrieben, ist der Ausgang des monostabilen Multivibrators oder der Kollektor des Transistors 106 mit dem positiven Anschluß der Quelle 10 über einen Widerstand 126 und über einen weiteren Widerstand 128 mit der Basis eines Steuertransistors 130 verbunden: der Emitter dieses Transistors ist geerdet und sein Kollektor ist mit der Kathode der Diode 34 und über einen Widerstand 132 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle 10 verbunden. Die Basis des Transistors 130 ist weiterhin über einen Widerstand 134 mit Erde und mit den Kontakten 62 in der einen Betriebszustand feststellenden Schaltung 60 verbunden.

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung arbeitet etwa folgendermaßen: Wenn die nicht dargestellte Brennkraftmaschine 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 Steuertransistors 130 geerdet, wodurch letzterer in nicht leitenden Zustand kommt. Der monostabile Multivibrator befindet sich in stabilem Zustand, da sich der Transistor 104 in leitendem und der Transistor 106 in nicht leitendem Zustand befindet. Das Potential am Kollektor des Transistors 130 spannt die Diode 34 umgekehrt v'or. und hält sie in nicht leitendem Zustand.

Unter diesen Umständen wird beim Öffnen der Unterbrecherkontakte 22 ein Triggerimpuls über den Koppelkondensator 102 an die Impulsverzögerungsschaltung 100 angelegt und die Diode 32 umgekehrt vorgespannt. Durch den Triggerimpuls wird der Multivibrator von dem stabilen in den halbstabilen Zustand gesteuert, was an der Torschaltung 30 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 42 in die Zündspanriungserzeugerschaltung 40. die dadurch leitend wird. Hierdurch wird der Basisstrom an den Transistor 44 unterbrochen; er kommt dadurch in nicht leitenden Zustand. Als Folge wird 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 Brennkraftmaschine gleichzeitig mit dem Öffnen der UnterbrecherVontakte 22 gezündet.

Dann werden die Unterbrecherkontakte 22 geschlossen. Nach dem Schließen der Kontakte 22 wird die Diode 32 in Vorwärtsrichtung betrieben, so daß ein Strom, der durch die Basisschaltung des Transistors 42 fließt, über die Diode 32 und die geschlossenen Kontakte 22gegen 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 Brennkraftmaschine. Jedes Öffnen der Kontakte 22 führt also wie bei herkömmlichen Einrichtungen zu einer Zündung der Brennkraftmaschine.

Wenn die Brennkraftmaschine 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 130 in leitendem Zustand gehalten. Die Diode 34 ist dann in Vorwärtsrichtung betrieben und leitend. Wenn die Unterbrecherkontakte 22 ebenfalls geschlossen gehalten werden, ist auch die Diode 32 in Vorwärtsrichtung betrieben und der Zündtransistor 44 in leitendem Zustand gehalten, wie in Verbindung mit dem normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine bereits vorher beschrieben ist.

Wenn unter diesen Umständen die Unterbrecherkontakte 22 öffnen, wird die Diode 32 in umgekehrter Richtung vorgespannt. Diese Änderung der Vorspannung wirkt sich nicht auf die Zündspannungserzeugerschaltung 40 aus, da sich die Diode 34 in leitendem Zustand befindet. Gleichzeitig wird ein Triggerimpuls über den Kondensator 102 an die Basis des Transistors 104 angelegt, wodurch der monostabile Multivibrator von dem stabilen in den halbstabilen Zustand gesteuert wird und die Transistoren 104 und 106 nicht leitend bzw. leitend werden. Wenn der Transistor 106 nicht leitend ist, wird Basisstrom an den Transistor 130 angelegt, so daß er leitend wird. Die bisher umgekehrt vorgespannte 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 106 leitend und der Transistor 130 kommt in nicht leitenden Zustand. Hierdurch wird dann die Diode 34 umgekehrt vorgespannt und dem Transistor Basisstrom zugeführt, wodurch er leitend wird. Wenn der Transistor 42 leitend ist, kommt der Transistor 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 Brennkraftmaschine wird also am Ende des Zeitintervalls gezündet, indem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, nachdem die Unterbrecherkontakte geöffnet worden sind.

Der Zeitraum, in dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, ist etwa gleich der Entladungszeit des Kondensators 108. Wie andererseits in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, befindet sich der monostabile Multivibrator während der Ladezeit des Kondensators 108 in stabilem Zustand, was durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt ist. In stabilem Zustand wird der Kondensator 108 über die leitenden Transistoren 114 und 106 von der Stromquelle 10 geladen, während der Transistor 116 in nicht leitendem Zustand gehalten wird, da sich auf der Platte des Kondensators 108 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 108 in jedem Arbeitstakt mit einer Strommenge geladen, die durch die Glei- chung(T—t_d) ■ I, ausgedrückt ist. wobei I die Größe des durch den Transistor 114 fließenden KoIIektorstroms 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 108 ist etwa gleich der Strommenge (T-I₁₁) ■ I₁ an dem Kondensator 108 und läßt sich durch t_d ■ I₂ ausdrücken, wobei I₂ die Größe eines durch den Transistor 116 fließenden Kollektorstroms ist. Die Zeit /_(/, in der sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, läßt sich dann durch die Gleichung

<„ = IV(I, + Ij)] · T

ausdrucken. Das heißt, daß sich die Zeit t_d proportional mit dem Zeitintervall T zwischen den Triggerimpulsen ändert. Mit anderen Worten, die Impulsverzögerungsschaltung 100 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 108 außer zu Beginn des Schaltvorgangs konstant zu halten.

Die Brennkraftmaschine wird also mit einer Zeitverzögerung gezündet, die einem vorbestimmten festen Winkel entspricht, um den die Welle der Brennkraftmaschine nach dem Öffnen der Unterbrecherkontakte gedreht worden ist. Wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder niedrigtourig betrieben wird, dann arbeitet die hier aufgezeigte Anordnung

»5 in ähnlicher Weise wie der Kontaktsatz auf der Rücklaufseite, der in herkömmlichen Unterbrecherkontakten zusammen mit einem Paar Kontaktsätzen angeordnet ist.

Die Erfindung ist allerdings nicht auf das hier beschriebene einzige Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Zeitraum, in dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, durch Laden und Entladen des Kondensators 10Λ in einfacher Weise durch Kondensatorwider-Standsnetzwerke 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, wahrend der Zündzeitpunkt auf der Rücklaufseite entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine veränderlich ist. Die durch die Impulsverzögerungsschaltung 100 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 30 eingesetzt werden, um den Zündzeitpunkt entsprechend dem Betriebsaistand oder der Belastung der Brennkraftmaschine zu wählen.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit einer Zündimpulsgeberschaltung, einer mit der Zündimpulsgeberschaltung verbundenen Impulsverzögerungsschaltung und einer mit der Impulsverzögerungsschaltung verbundenen, den Betriebszustand feststellenden und den Zündzeitpunkt auswählenden Schaltung und einer nachgeschalteten Zündspannungserzeugerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsauswahl- bzw. Torschaltung (30) mittels Dioden (32,34) einerseits mit der Zündimpulsgeberschaltung (20) zur Aufnahme der Zündimpulse und andererseits mit der Impulsverzögerungsschaltung (100) zur Aufnahme der verzögerten Impulse verbunden ist, wobei die Torschaltung (30), von der den Betriebszustand feststellenden Schaltung (60) gesteuert, entweder die Zündimpulse oder die verzögerten Zündimpulse auswählt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverzögerungsschaltung (100) einen monostabilen Multivibrator (104. 106.110.112) mit einem Kondensator (108) zur Bestimmung des Zeitraums aufweist, während dem sich der monostabile Multivibrator in halbstabilem Zustand befindet, und daß eine Schaltungseinrichtung (114, 118. 122: 116, 120, 124) zum Laden und Entladen des Kondensators (108) eine Einrichtung aufweist, die die Lade- und Entladestrome zu und von dem Kondensator (108) im wesentlichen konstant hält.