DE2728859A1

DE2728859A1 - Drehrichtungsfuehler fuer ein zuendsystem einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2728859A1
Application number: DE19772728859
Authority: DE
Inventors: Zbynek Antonin Capurka; Robert James Vargas
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1977-06-27
Publication date: 1978-01-12
Also published as: US4086894A; FR2357902A1; IT1079064B; JPS537281A; GB1576244A

Description

Dfpl.-Phy8. O.E. Weber

-C-

MOTOKOLA INC.
1303 East Algonquin Hoad Schaumburg, 111. 60196 USA

D-S München 71

Hofbrunnstra&ß_4i

Telefon: (080)7915050

Telegramm: monopolweber münchen

M 566

Drehrichtungsfühler für ein Zündsystem einer Brennkraftmaschine

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Die Erfindung betrifft allgemein Drehrichtungsfühler und bezieht sich insbesondere auf solche Fühler, welche zur Erzeugung von Zündfunken bei einem Zündsystem für eine Brennkraftmaschine verwendet werden.

Für Brennkraftmaschinen werden allgemein Fühler verwendet, welche dazu dienen, ein Zündfunkenzeitsteuersignal zu erzeugen, welches die Zündung für einen bestimmten Zylinder steuert, wenn der Zylinder einen bestimmten Punkt im Kompressionszyklus erreicht hat. Diese Fühler sind normalerweise entweder fotoempfindliche Einrichtungen, magnetische Aufnehmer, Hall-Fühler oder einfache Kontakte, welche die Rotationsposition eines Drehkörpers abtasten, der synchron mit der Kurbelwelle der Maschine in Drehung versetzt wird.

Bisher bekannte Zündsysteme für eine Brennkraftmaschine erzeugen Funkenzeitsteuersignale allein in Reaktion auf die Rotationsposition des Drehkörpers, und diese Systeme sind nicht dazu in der Lage, die Erzeugung eines Zündfunkens zu unterdrücken, wenn die Maschine in entgegengesetzter Richtung laufen sollte. Dies kann bei Maschinen mit zwei, drei und vier Zylindern leicht auftreten, wie sie üblicherweise für Außenbordmotoren bei Booten verwendet werden (Zweitaktmaschinen). Das Auftreten eines Zündfunkens während einer Drehung der Maschine in entgegengesetzter Richtung kann zu einer Beschädigung der Maschine und des Vergasers führen. Außerdem wird die Leistung der Maschine, die in entgegengesetzter Richtung läuft, niemals zufriedenstellend sein. Deshalb wäre es erwünscht, die Erzeugung von Zündfunken zu unterdrücken, wenn die Maschine in umgekehrter Richtung läuft. Bisherige Zündsysteme haben diesem Bedürfnis jedoch keine Rechnung getragen, d. h., die Drehrichtung der Maschine wurde unberücksichtigt gelassen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, bei welchem die Erzeugung eines Zündfunkens unterdrückt wird, wenn sich die Maschine in entgegengesetzter Richtung dreht.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß ein Drehrichtungεfühler geschaffen wird, der dazu in der Lage ist, die Erzeugung von Zündfunken für eine Brennkraftmaschine in der Weise zu steuern, daß nur bei einer gewünschten Drehrichtung der Maschine Zündfunken geliefert werden.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird somit ein Drehrichtungsfühler eingesetzt, um die gewünschte Drehrichtung der Maschine zu ermitteln und in Verbindung mit einer entsprechenden Logikschaltung nur dann die Erzeugung von Zündfunken zuzulassen, wenn sich die Maschine in der gewünschten Richtung dreht.

Zu diesem Zweck werden die logischen Zustände von Fühlersignalen mit der Polarität eines logischen Übergangs bei einem anderen Fühlersignal verglichen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 niedergelegt.

Die Logikschaltung ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß sie Schaltstufen hat, welche die logischen Zustände von einem der Fühlersignale mit den logischen Übergängen des anderen Fühlersignals vergleicht, wodurch ein logisches Signal erzeugt wird, welches anzeigt, daß sich der Drehkörper in einer ersten Drehrichtung dreht, und zwar infolge der Koinzidenz eines vorgegebenen logischen Zustandes von einem Fühlersignal und eines logischen Übergangs des anderen Fühlersignals, welches eine

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vorgegebene Polarität hat.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein teilweise als Blockschema und teilweise als Echaltschema dargestelltes erfindungsgemäßes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine, welches einen Drehrichtungsfühler aufweist,

Fig. 2A und 2B jeweils eine schematische Darstellung, welche die Positionierung von Bauelementen veranschaulicht, wobei ein in der Fig. 1 dargestellter Drehrichtungsfühler vorhanden ist,

Fig. 2C ein Logikschema, welches die Arbeitsweise des in der Fig. 1 veranschaulichten Drehrichtungsfühlers veranschaulicht,

Fig. 3 ein teilweise als Blockschema und teilweise als Schalt-Bchema dargestelltes erfindungsgemäßes System für eine Maschine mit drei und mit vier Zylindern,

Fig. 4A bis 4D Grundrisse und Logikdiagramme, welche die Arbeitsweise der in der Fig. 3 dargestellten logischen Schaltung erläutern, und

Fig. 5A, 5B und ^C eine Seitenansicht und Vorderansichten von bevorzugten Ausführungsformen des in der Fig. 1 dargestellten Drehrichtungsfühlers.

Die Fig. 1 veranschaulicht ein Zündsystem 10 für eine Maschine mit zwei Zylindern, welches einen Drehrichtungsfühler aufweist, der die Drehrichtung einer (nicht dargestellten) Maschine ermittelt. Durch das Zündsystem werden in geeigneten Zeitpunkten

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Zündimpulse für die Brennkraftmaschine in Reaktion darauf erzeugt, daß die Maschine in einer bevorzugten Drehrichtung läuft. Hingegen werden Zündfunken durch das System 10 unterdrückt, wenn die Maschine in entgegengesetzter Richtung läuft.

Das Zündsystem 10 weist einen Drehkörper 11 auf, es hat weiterhin einen ersten Fühler 12 (S.) und einen zweiten Fühler 13 (Sp) welche die Rotationspositionen des Drehkörpers abfühlen. Weiter hin ist eine Logikschaltung 14 vorhanden, welche gestrichelt dargestellt ist und welche die Ausgangssignale, welche durch die Fühler 1? und 13 erzeugt werden, miteinander vergleicht. Weiterhin ist eine Funkenerzeugungseinrichtung (15) vorhanden, welche gestrichelt dargestellt ist und welche Steuersignale von der Logikschaltung 14 empfängt und in Reaktion darauf Zündsignale für die Maschine erzeugt. Grundsätzlich bilden der Drehkörper 11, die Fühler 12 und 13 sowie die Logikschaltung 14 einen Drehrichtungsfühler, welcher Steuersignale erzeugt, die der Funkenerzeugungseinrichtung 15 zugeführt werden und die Zündfunken für die Zylinder der Maschine steuern, welche nur dann hervorgerufen werden, wenn die Maschine' in einer vorgegebenen Richtung läuft.

Der Drehkörper 11 ist ein Rad, welches um eine Achse 16 drehbar ist und welches synchron durch die Kurbelwelle der Maschine um die Achse in Drehung versetzt wird. Eine Lichtquelle 17 ist auf einer Seite des Drehkörpers 11 angeordnet, und die Fühler 12 und 13 sind auf der anderen Seite des Drehkörpers 11 angebracht. Das Rad 11 hat Abschnitte, welche im wesentlichen entgegengesetzte optische Eigenschaften haben. Die Fühler 12 und 13 haben lichtempfindliche Transistoren, welche an " stationären Stellen um die Achse 16 angeordnet sind und welche eine vorgegebene Winkelbeziehung zwischen einander in bezug auf die Achse haben.

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ΑΛ

Die Fühler 12 und 13 erzeugen getrennte Fühlerausgangssignale an den Klemmen 18 bzw. 19· Diese Ausgangssignale wechseln zwischen logischen Zuständen, welche den Rotationspositionen des Drehkörpers 11 entsprechen. Dies erfolgt dadurch, daß das Rad 11 abwechselnd während seiner Drehung einen sichtbaren Pfad zwischen der Lichtquelle 17 und den Fühlern 12 und 13 aufweist. Da die Fühler 12 und 13 Fototransistoren aufweisen, entsprechen somit die Ausgangssignale an den Klemmen 18 und 19 den logischen Zuständen, welche jeweils mit der Sättigung bzw. dem gesperrten Zustand der Fototransistoren übereinstimmen, welche in Reaktion auf die Drehstellung oder Rotationepositionen des Drehkörpers 11 aktiviert werden. Die Fühlerausgangssignale ändern sich zwischen zwei getrennten logischen Zuständen und haben zwischen diesen logischen Zuständen positive und negative Übergänge (Vorderflanken und Rückflanken), welche jeweils dem Einschalten bzw. dem Abschalten der Fototransistoren entsprechen.

Während das Zündsystem 10 eine optische Einrichtung zur Erzeugung der Zündsignale an den Klemmen 18 und 19 aufweist, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Einrichtung begrenzt, und die Verwendung von magnetischen Fühlern und Hall-Fühlern liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Die Fig. 5A bis 5C veranschaulichen, wie Hall-Fühler dazu verwendet werden können, die Fühlerausgangssignale an den Klemmen 18 und 19 zu erzeugen, und diese Figuren werden nachfolgend im einzelnen näher diskutiert.

Die Logikschaltung 14 empfängt die an den Klemmen 18 und 19 vorhandenen Ausgangssignale und erzeugt Steuersignale, welche die Drehrichtung des Drehkörpers 11 anzeigen. Da der Drehkörper 11 synchron mit der Kurbelwelle der Maschine gedreht wird, zeigen diese Signale die Drehrichtung der Maschine an. Die

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Logikschaltung 14 arbeitet in der Weise, daß der logische Zustand eines Fühlersignals mit dem logischen Zustand des anderen Fühlersignals verglichen wird. Wenn ein vorgegebener logischer Zustand eines Fühlersignals mit einem logischen Zustand des anderen Fühlersignals übereinstimmt, welches eine vorgegebene Polarität hat, dann wird ein Steuersignal erzeugt, welches anzeigt, daß der Drehkörper in einer bevorzugten Drehrichtung gedreht wird.

Die Logikschaltung 14 nimmt das an der Klemme 18 vorhandene Signal auf und führt dieses Signal über einen Widerstand 20 einer internen Klemme 21 zu. Eine Diode 22 ist zwischen der Masse und der Klemme 21 angeordnet und hat ihre Anode direkt mit der Masse verbunden. Eine Diode 23 ist zwischen der Klemme 21 und einer Klemme 24 für eine positive Spannung angeordnet, und die Diode 23 hat ihre Kathode direkt mit der Klemme 24 verbunden. Die Klemme 21 ist mit einer Klemme 25 über einen Inverter 26 verbunden, dem ein Kondensator 27 nachgeschaltet ist. Die Klemme 25 ist mit der Klemme 24 über einen Widerstand

28 verbunden, und die Klemme 25 ist ein Eingang für ein NOR-Gatter 29, dessen Ausgang mit einer Ausgangsklemme A verbunden ist. Das Fühlersignal an der Klemme 19 wird einer internen Klemme 30 über einen Widerstand 31 zugeführt. Die Klemme 30 hat Dioden 32 und 33, welche zwischen der Masse bzw. der Klemme 24 angeordnet sind und welche ebenso wie die Dioden 22 und 23 geschaltet 6ind. Die Klemme 30 ist mit dem NOR-Gatter 29 über einen Inverter 34 verbunden, welcher die Signale invertiert, welche an der Klemme 30 vorhanden sind, und welcher diese invertierten Signale als Eingangssignal dem NOR-Gatter

29 zuführt. Die Klemme 30 ist auch mit einer Klemme 35 über einen Kondensator 36 verbunden, und die Klemme 35 ist direkt mit der Klemme 24 über einen Widerstand 37 und direkt mit einem Eingang eines NOR-Gatters 38 verbunden. Der Ausgang des Inverters 26 ist mit einem weiteren Eingang des NOR-Gatters 38 verbunden, dessen Ausgang direkt mit einer Klemme B verbunden

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ist. Die Widerstände 39 und 40 sind zwischen der Klemme 24 und jeweils den Ausgangsfühlerklemmen 18 und 19 angeordnet. Die Bauelemente 20 bis 40 bilden eine Logikschaltung 14, deren Arbeitsweise nachfolgend erläutert wird.

Die Dioden 22, 23, 32 und 33 dienen allgemein dazu, große Übergangsspannungen zu begrenzen, welche an den Klemmen 21 und 30 auftreten können. Die Widerstände 39 und 40 werden dazu verwendet, als Lastimpedanzen für die Fühler S1 und S2 und als positive Potentiale an den Klemmen 21 und 30 bei Abwesenheit von Signalen an den Klemmen 18 bzw. 19 zu dienen. Die Widerstände 28 und 37 liefern positive Potentiale an den Klemmen 25 bzw. 35· Indem die Klemmen 25 und 35 auf einem positiven Potential gehalten werden, werden positiv verlaufende Übergänge der logischen Zustände, welche auf der anderen Seite der Kondensatoren 27 und 36 auftreten, daran gehindert, daß die logischen Eingangssignale für die NOR-Gatter 29 und 38 verändert werden. Es werden jedoch negative übergänge der logischen Zustände durch die Kondensatoren 27 und 36 durchgelassen und führen dazu, daß negative Impulse der logischen Zustände an den Klemmen 25 bzw. 35 auftreten. Diese negativen Logikimpulse verändern die logischen Eingangssignale für die NOR-Gatter und 38.

Das NOR-Gatter 29 überwacht das invertierte Logiksignal, welches an der Klemme 19 vorhanden ist, und die positiven übergänge der Logiksignale, welche an der Klemme 18 vorhanden sind. Nur dann, wenn ein positiver logischer Zustand an der Klemme 19 mit dem Auftreten eines positiven logischen Zustandes bzw. positiven Übergangs an der Klemme 18 zusammenfällt, erzeugt das NOR-Gatter 29 einen positiven logischen Zustand an der Klemme A. Die Dauer dieses positiven logischen Zustandes wird durch das Aufladen des Kondensators 27 über den Widerstand 28 gesteuert, das Auftreten dieses logischen Zustandes

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wird jedoch durch die oben geschilderten Bedingungen bestimmt. Keine andere Kombination von logischen Zuständen oder logischen Übergängen ergibt sich bei der Erzeugung eines positiven logischen Zustandes an der Klemme A.

In ähnlicher Weise überwacht das NOR-Gatter 38 die invertierten logischen Signale an der Klemme 18 und die logischen Übergänge an der Klemme 19· Somit erzeugt das NOR-Gatter 38 einen positiven logischen Zustand an der Klemme B nur dann, wenn ein positiver logischer Zustand an der Klemme 18 vorhanden ist und ein negativer logischer Zustand bzw. ein negativer logischer Übergang gleichzeitig an der Klemme 19 vorhanden ist.

Somit werden die an den Klemmen A und B vorhandenen Signale, welche als Steuersignale für die Zündfunken-Erzeugungseinrichtung 15 dienen, nur in Reaktion auf das Auftreten eines logischen Zustandes von einem der Fühler zusammen mit einem logischen Übergang vorgegebener Polarität im Ausgangssignal des anderen Fühlers erzeugt. Durch die Erzeugung von Steuersignalen, welche auf die Polarität der logischen Übergänge ansprechen, wird die Drehrichtung des Drehkörpers 11 abgefühlt, und die Steuersignale werden erzeugt, welche anzeigen, in welcher Richtung sich der Drehkörper dreht. Dieser Sachverhalt wird anhand der Fig. 2A bis 2C näher erläutert, die unten diskutiert werden.

Die Funkenerzeugungseinrichtung 15 spricht auf die Erzeugung von positiven logischen Zuständen an den Klemmen A und B an und erzeugt in Reaktion darauf Maschinenzündfunken. Die Klemme A ist mit der Basis eines NPN-Transistors 41 verbunden, dessen Emitter direkt mit der Masse und dessen Kollektor mit einer Anschlußklemme 42 einer Transformatorwicklung 43 verbunden ist, deren anderes Ende direkt mit der Energieversorgungsklemme 24 verbunden ist. Eine Diode 44 ist zwischen den Klemmen 42

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und 24 angeordnet, und zwar für eine Übergangsunterdrückung, und diese Diode hat ihre Kathode direkt mit der Klemme 24 verbunden. Die Klemme B ist direkt mit der Basis eines NPN-Transistors 45 verbunden, dessen Emitter direkt mit der Masse und dessen Kathode mit einem Ende 46 einer Transformatorwicklung 47 verbunden ist, deren anderes Ende direkt mit der Klemme 24 verbunden ist. Eine Übergangsunterdrückungsdiode 48 ist zwischen den Klemmen 46 und 24 angeordnet und hat ihre Kathode direkt mit der Klemme 24 verbunden.

Eine Transformatorwicklung 49 ist neben der Wicklung 43 angeordnet, so daß durch diese Wicklung darin Ströme induziert werden. Ein Widerstand 50 ist parallel zu der Wicklung 49 angeordnet und liegt auch parallel zu dem Gate und der Kathode eines SCR 51» dessen Anode mit einer Hochspannungsversorgungsklemme 52 verbunden ist. Die Kathode des SCR 51 ist direkt mit einer runkenspule 53 verbunden, welche den Zündfunken für einen Maschinenzylinder erzeugt.

Eine Transformatorwicklung 54 ist neben der Wicklung 47 angeordnet, so daß durch diese Wicklung Signale darin induziert werden. Ein Widerstand 55 ist parallel zu der Windung 54 angeordnet und auch zu dem Gate und der Kathode eines SCR 56, dessen Anode mit der Hochspannungsversorgungsklemme 52 verbunden ist. Die Kathode des SCR 56 ist mit einer Zündfunkenspule 57 verbunden, welche den Zündfunken für einen weiteren Zylinder der Maschine erzeugt. Die Bauelemente 41 bis 54 bilden eine Zündfunkenerzeugungseinrichtung 15, welches Zylinderzündfunken in Reaktion auf die Richtungsanzeige-Steuersignale erzeugt, welche durch die Logikschaltung 14 geliefert werden.

Die Arbeitsweise der Zündfunkenerzeugungseinrichtung 15 wird nachfolgend kurz erläutert. Wenn ein positiver logischer Zustand an der Klemme A erzeugt wird, wird der Transistor 41 eingeschaltet

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und für eine Dauer in die Sättigung gebracht, welche der Dauer des positiven logischen Zustandes entspricht. Die Sättigung des Transistors 41 erzeugt einen Strom durch die Transformatorwicklung 43, welche eine Spannung an der Wicklung 49 induziert, die wiederum dazu führt, daß ein positives Potential zwischen dem Gate und der Kathode des SCR 51 erzeugt wird. Das Auftreten eines positiven Potentials an diesen Klemmen bringt den SCR in einen durchlässigen Zustand, so daß die Hochspannungsversorgungsklemme 52 im wesentlichen direkt mit der Zündspule 53 verbunden wird. Dadurch wird ein Zündfunken in an sich bekannter Weise erzeugt. Somit führt das Auftreten eines positiven logischen Steuerzustandes an der Klemme A zu einem Auslösen des SCR 51 und zu einem Zündfunken in einem Zylinder. In ähnlicher Weise führt die Erzeugung eines positiven logischen Zustandes an der Klemme B zur Auslösung des SCR 56 und zu einem Zündfunken, welcher durch die Zündspule 57 erzeugt wird. Da die positiven logischen Zustände an den Klemmen A und B nur dann hervorgerufen werden, wenn der Drehkörper 11 in einer vorgegebenen Drehrichtung rotiert, werden die Maschinenzündfunken nur dann erzeugt, wenn die Maschine sich in einer gewünschten Richtung dreht. Eine Drehung der Maschine in der umgekehrten Richtung wird wirksam verhindert, da keine Zündfunken erzeugt werden, wenn sich die Maschine in entgegengesetzter Richtung dreht.

Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform des Rades 11, welches in Verbindung mit einem optischen Drehrichtungsfühler verwendet werden kann. Die bevorzugte Drehrichtung des Rades 11 ist durch einen Pfeil C angegeben. Die Fühler 12 und 13 sind gemäß der Darstellung um die Achse 16 herum angeordnet und haben zwischen einander einen festen Winkelabstand α. Das Rad 11 hat einen durchsichtigen Abschnitt, der sich über 180° + α seiner Oberfläche erstreckt. Ein undurchsichtiger Abschnitt 11a erstreckt sich über 180° - α der Oberfläche des Rades 11.

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Die Fig. 2A veranschaulicht die Position des Rades 11 in
der Stellung, in welcher der Fühler 12 gerade von dem undurchsichtigen Bereich in den durchsichtigen Bereich übergeht, was einem positiven logischen Übergang entspricht. Die Fig. 2B
veranschaulicht die Stellung des Rades 11 in dem Moment, in
welchem der Fühler 13 von dem durchsichtigen in den undurchsichtigen Bereich übergeht, was einem negativen logischen übergang entspricht. Die Fig. 2C ist eine Tabelle, in welcher die logischen Zustände dargestellt sind, die in Reaktion auf die in den Fig. 2A und 2B dargestellten Drehstellungen erzeugt werden, und die Darstellung stellt diese logischen Zustände und die Übergänge den sich daraus ergebenden logischen Zuständen an den Klemmen A und B gegenüber.

Die Fig. 2A-2C veranschaulichen eine optische Ausführungsform des Rades 11, welche gewährleistet, daß die Zündfunken für
die Maschine nur dann erzeugt werden, wenn der Drehkörper 11 in der Richtung C läuft. Wenn der Drehkörper 11 in der entgegengesetzten Richtung läuft, werden entsprechende logische Zustände niemals an den Klemmen A und B erzeugt, und es wird dann durch die Einrichtung 15 kein Zündfunken für die Maschine erzeugt.

Gemäß der Erfindung ist ein Maschinendrehrichtungsfühler
geschaffen, welcher Steuersignale erzeugt, die die Drehrichtung der Maschine angeben und die Erzeugung von Zündfunken
für die Zylinder der Maschine steuern. Die Fühler 12 und 13
liefern auch eine Zylinderzündfunken-Zeitinformation, welche mit der genauen Drehposition des Drehkörpers 11 in Beziehung gesetzt ist. Das Auftreten eines logischen Übergangs an den
Klemmen 18 und 19 bedeutet eine präzise Rotationsposition
für den Drehkörper 11. Da der Körper 11 synchron mit der Kurbelwelle der Maschine läuft, signalisiert dieser Übergang auch
eine genaue Zyklusposition für die Zylinder der Maschine.

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Somit erzeugt die Zündfunkenerzeugungseinrichtrung 15 einen Zylinderzündfunken in Reaktion auf das Auftreten eines logischen Übergangs von Signalen, die durch die entsprechenden Fühler geliefert werden. Während herkömmliche Zündsysteme Fühler verwenden, um die Rotationsposition der Kurbelwelle der Maschine zu bestimmen und eine Zündfunkenzeitinformation zu liefern, werden gemäß der Erfindung die Fühler auch dazu verwendet, die Drehrichtung der Kurbelwelle der Maschine zu bestimmen. Somit liefern gemäß der Erfindung die Fühler nicht nur eine Zündfunkenzeitinformation, sondern auch eine Information über die Drehrichtung der Kurbelwelle der Maschine.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Fühler und eine vereinfachte Logikschaltung, welche dazu verwendet werden kann, die Erfindung gerätetechnisch zu verwirklichen und entsprechende Drehrichtungssteuerspannungen für eine Maschine mit drei oder vier Zylindern zu liefern. Die für eine Maschine mit drei Zylindern geeignete Schaltung wird durch die in der Fig. 3 in durchgezogenen Linien dargestellten Bauelemente veranschaulicht, und durch Hinzufügen der durch unterbrochene Linien dargestellten Bauelemente ergibt sich bei der Fig. 3 eine für eine Maschine mit vier Zylindern geeignete Schaltung. Die Fig. 3 zeigt daher, wie sich die Erfindung auf Brennkraftmaschinen anwenden läßt, die mehr als zwei Zylinder haben.

Gemäß Fig. 3 erzeugt ein erster Fühler 60 (S^) Ausgangssignale, welche über einen Inverter 61 und einen Kondensator 62 einer Eingangsklemme 63 zugeführt werden, die als Eingang für ein NOR-Gatter 64 dient. Ein Widerstand 65 ist zwischen der Klemme 63 und einer mit B+ bezeichneten Klemme 66 angeordnet und gewährleistet, daß das NOR-Gatter 64 nur auf negative übergänge anspricht, die an der Klemme 63 auftreten. Diese negativen übergänge entsprechend den positiven logischen Übergängen,

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welche durch den Fühler 60 hervorgerufen werden. Der Ausgang des NOR-Gatters 64 ist mit F_x. "bezeichnet. Ein zweiter Fühler (Sp) ist direkt mit dem NOR-Gatter 64 verbunden und erzeugt logische Ausgangssignale, welche als Eingangssignale für das NOR-Gatter dienen. Die Ausgangssignale des Fühlers 67 werden auch einer Klemme 68 über einen Inverter 69 zugeführt. Die Klemme 68 ist mit einer Klemme 70 über einen Kondensator 71 verbunden, und die Klemme 70 dient als Eingang für das NOR-Gatter 72. Ein Widerstand 73 ist zwischen den Klemmen 70 und 66 angeordnet und übt im wesentlichen dieselbe Funktion aus wie der Widerstand 65. Ein dritter Fühler 74 (S,) hat seinen Auegang direkt mit dem Eingang des NOR-Gatters 72 verbunden. Der Ausgang des Fühlers 74 ist auch über einen Inverter 76 an die Klemme 75 geführt, welche mit einer Klemme 77 durch einen Kondensator 78 verbunden ist. Die Klemme 77 ist direkt mit dem Eingang eines NOR-Gatters 79 verbunden, und ein Widerstand 80 ist zwischen dieser Stelle und einer Klemme 66 für eine positive Spannungsversorgung angeordnet. Die Klemme 68 ist direkt mit einem weiteren Eingang des NOR-Gatters 79 verbunden. Die Ausgänge der NOR-Gatter 72 und 79 sind mit F₀ bzw. F, bezeichnet. Die Bauelemente 60 bis 80 bilden allgemein einen Fühler und eine entsprechende Logikschaltung, die erforderlich sind, um ein Zündsystem für eine Maschine mit drei Zylindern zu bilden, welches ähnlich ist wie das Zündsystem 10 für eine Maschine mit zwei Zylindern, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist.

Die Positionierung der drei Fühler 60, 67 und 74 in bezug auf ein drehbares optisches Rad 11' ist in der Fig. 4A dargestellt. Die Fig. 4B veranschaulicht die entsprechenden logischen Zustände, welche durch eine derartige Anordnung erzeugt werden.

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Gemäß Fig. 4A ist ein optischer Drehkörper 11' um die Achse 16 drehbar. Die bevorzugte Drehrichtung entspricht dem Uhrzeigersinn, wie es durch den Pfeil C angedeutet ist. Gemäß der Darstellung sind die Fühler 60, 67 und 74 äquidistant um die Achse 16 angeordnet und haben Winkelabstände von 120° voneinander. Das optische Rad 11' weist gemäß der Darstellung einen durchsichtigen Abschnitt auf, der sich über 180° der Radoberfläche erstreckt, und hat einen (schraffiert dargestellten) undurchsichtigen Bereich, der sich über 180° der Radoberfläche erstreckt.

Die Fig. 4B ist eine Tabelle, welche die resultierenden logischen Zustände veranschaulicht, welche durch die in der Fig. 3 dargestellte Schaltung geliefert werden, wenn das optische Rad 11' gemäß der Darstellung in der Fig. 4A in der Richtung C gedreht wird. Die Tabelle der Fig. 4B zeigt, daß ein positiver logischer übergang durch den Fühler 60 ermittelt wird, welcher mit einem logischen Zustand Null zusammenfällt, welcher durch den Fühler 67 ermittelt wird, so daß ein positiver logischer Impuls bei F. auftritt. Bei den Fühlerausgangssignalen entspricht ein logischer Zustand (0) der Abwesenheit von Licht bei einem entsprechenden Fühler und ein logischer Zustand (1) entspricht dem Vorhandensein von Licht bei diesem Fühler. Der logische Zustand am Ausgang des Fühlers 74 ist für die Erzeugung eines positiven logischen Zustandes bei F. unerheblich, und dies ist durch einen Strich in der Tabelle 4B dargestellt. In ähnlicher Weise werden positive logische Zustände bei Fp und F, durch die Koinzidenz eines vorgegebenen logischen Zustandes, der durch einen Fühler erzeugt wird, und eines logischen Überganges hervorgerufen, welcher dieselbe Polarität hat und durch einen anderen Fühler erzeugt wird.

Ein Abstand der Fühler von jeweils 120° um die Achse 16 gewährleistet, daß für jede Umdrehung des Rades 11' drei Funkenzündsignale erzeugt werden. Somit ist die Schaltung gemäß Fig. 3

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in Verbindung mit dem Rad 11' dazu in der Lage, richtungsempfindliche Funkenzeitsteuersignale für eine Brennkraftmaschine mit drei Zylindern zu erzeugen.

In der Fig. 3 ist ein vierter Fühler 81 (S^) durch eine unterbrochene Linie dargestellt und hat einen Ausgang, welcher mit einer Klemme 82 über einen Inverter 83 verbunden ist, dem ein Kondensator 84 nachgeschaltet ist (alle Bauteile durch unterbrochene Linien dargestellt). Die Klemme 82 ist mit der mit B+ bezeichneten Klemme 66 über einen (mit unterbrochenen Linien dargestellten) Widerstand 85 verbunden, und die Klemme 82 dient als Eingangsklemme für ein NOR-Gatter 86 (mit unterbrochenen Linien dargestellt). Die Klemme 75 ist als weiterer Eingang für das NOR-Gatter 86 geschaltet, und der Ausgang des NOR-Gatters ist mit F^ bezeichnet.

Die Fig. 4C veranschaulicht die Positionierung der vier Fühler 60, 67, 74 und 81 um die Achse 16 eines optischen Rades 11", welches dazu verwendet wird, die FunkenzeitSteuersignale für eine Maschine mit vier Zylindern zu erzeugen. Die Fühler sind equidistant um die Achse mit einem Abstand von jeweils 90° voneinander angeordnet, und die bevorzugte Drehrichtung des optischen Rades 11" ist durch den Pfeil C angegeben. Es ist die Richtung des Uhrzeigers. Das optische Rad weist einen durchsichtigen Abschnitt auf, der sich über 180° seiner Oberfläche erstreckt, und es hat einen schraffiert dargestellten undurchsichtigen Abschnitt, ι
seiner Oberfläche erstreckt.

undurchsichtigen Abschnitt, der sich über die restlichen 180°

Die Fig. 4D veranschaulicht die Erzeugung der Funkenzeitsteuersignale F^-F^ durch alle in der Fig. 3 dargestellten Bauelemente in Verbindung mit dem optischen Rad 11" und der in der Fig. 4C veranschaulichten Fühleranordnung. Die Fig. 4D veranschaulicht die identische Terminologie in bezug auf den jeweiligen logischen

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Zustand, wie sie auch bei den Tabellen 4-B und 2C verwendet wurde. Es sind somit Fühleranordnungen und eine logische Schaltung in den Fig. 3, 4-C und 4D dargestellt worden, welche einen Fachmann in die Lage versetzen, das Zündsystem 10 für zwei Zylinder gemäß Fig. 1 in ein entsprechendes Zündsystem für eine Maschine mit vier Zylindern umzuwandeln. In ähnlicher Weise kann die Erfindung auch auf eine Maschine mit einer beliebigen Anzahl von Zylindern angewandt werden.

Die Fig. ¹JA, 5B und 5C veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen eines drehbaren Rades und einer entsprechenden Fühlerkonfiguration, welche zur Anwendung der Erfindung geeignet sind. Die Fig. 5A veranschaulicht eine Seitenansicht eines Drehkörpers 90, der drehbar auf einer Achse 91 angebracht ist und einen erhöhten Umfangsabschnitt 92 hat, der benachbart zu einem aktiven Abfühlbereich 93a eines Hall-Fühlers 93 vorbeigeht, während der Körper 90 um seine Achse 91 rotiert. Die Fig. 5B veranschaulicht eine Vorderansicht des Drehkörpers 90.

Hall-Fühler wie der Fühler 93 erzeugen Ausgangesignale für einen logischen Zustand in Reaktion darauf, daß ein metallischer Gegenstand benachbart zu der aktiven Abfühlfläche des Hall-Fühlers angeordnet wird. Solche Fühler sind an sich bekannt und stehen für die Anwendung bei dem erfindungsgemäßen Zündsystem zur Verfügung. Für Maschinenzündsysterne, bei welchen erhebliche Temperaturschwankungen auftreten können, wäre die Verwendung eines Hall-Fühlers gegenüber dem optischen Rad 11 vorzuziehen, welches in Verbindung mit einer Lichtquelle und fotoempfindlichen Fühlern arbeitet.

Die Fig. 5C veranschaulicht eine Vorderansicht eines drehbaren Rades 95» welches um eine Achse 96 drehbar ist und einen erhöhten Abschnitt 97 hat, der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt. Ein Hall-Fühler 98 hat gemäß der Darstellung einen aktiven Fühlerbereich 98a, welcher derart angeordnet ist, daß die Drehung des Rades 95 dazu führt, daß der Abschnitt 97 dicht an dem Abfühlbereich 98a vorbeigeht. Die Fig. 5C veranschaulicht somit eine weitere praktische Fühlerkonfiguration.

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Claims

Patentansprüche

.y Drehrichtungsfühler mit einem Drehkörper, welcher um eine Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster (12; 67) und ein zweiter (13» 60) Fühler vorgesehen sind, welche um die Achse herum angeordnet sind, daß jeder der Fühler ein getrenntes Fühlersignal erzeugt, welches logische Zustände hat, die den Rotationspositionen des Drehkörpers entsprechen, wobei zwischen den logischen Zuständen entsprechende übergänge vorhanden sind, und daß eine Logikschaltung (14-) mit dem ersten (12; 67) und dem zweiten (13; 60) der Fühler verbunden ist, um das erste und das zweite Fühlersignal aufzunehmen und Steuersignale zu erzeugen, welche die Drehrichtung des Drehkörpers angeben.
2. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (17) vorgesehen ist und daß der erste und der zweite Fühler fotoempfindliche Einrichtungen sind.
3. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper Abschnitte (11a) aufweist, welche im wesentlichen entgegengesetzte optische Eigenschaften haben.
4·. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (12, 13; 67, 60) an stationären Positionen um die Achse (16) herum angeordnet sind, während sich der Drehkörper (11) dreht, und daß die Fühler einen vorgegebenen Winkelabstand (α) zwischen einander in bezug auf die Achse haben.

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ORIGINAL INSPECTED

-I-
5. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Schaltung (38, 36; 64, 62) aufweist, welche dazu dient, die logischen Zustände des ersten Fühlersignals mit den übergängen des zweiten Fühlersignals zu vergleichen, wodurch eine erste Drehrichtung für die Drehung des Drehkörpers durch die Koinzidenz eines ersten logischen Zustandes des ersten Fühlersignals mit einem Übergang vorgegebener Polarität des zweiten Fühlersignals angezeigt wird.
6. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (38, 36; 64, 62) ein logisches Gatter (38; 64) und einen Kondensator (36; 62) aufweist, um wenigstens einen übergang einer bestimmten Polarität von wenigstens einem der Fühlersignale mit dem logischen Gatter zu verbinden.
7. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Zusatzschaltung (37» 65) aufweist, welche mit dem Kondensator (36, 62) verbunden ißt, um im wesentlichen Übergänge von nur einer Polarität des Fühlersignals auf das logische Gatter wirken zu lassen.
8. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Fühler als Hall-Fühler ausgebildet sind.
9. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (11) als Rad (90; 95) ausgebildet ist, welches wenigstens einen erhöhten Abschnitt (92, 97) aufweist, und daß das Rad in bezug auf die Fühler derart angeordnet ist, daß der erhöhte Abschnitt des Rades benachbart zu wenigstens einem der Fühler vorbeigeführt wird, während sich der Drehkörper dreht.

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10. Drehrichtungsf tinier nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler an stationären Positionen um die Achse (16) angeordnet sind, während sich der Drehkörper dreht, und einen vorgegebenen Winkelabstand in bezug auf die Achse zwischen einander haben.
11. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Schaltung (38» 36; 64, 62) aufweist, welche dazu dient, die logischen Zustände des ersten Fühlersignals mit den Übergängen des zweiten Fühlersignals zu vergleichen, wodurch eine erste Drehrichtung für die Drehung des Drehkörpers durch die Koinzidenz eines ersten logischen Zustandes des ersten Fühlersignals mit einem übergang vorgegebener Polarität des zweiten Fühlersignals angezeigt wird.
12. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (38, 36; 64, 62) ein logisches Gatter (38; 64) und einen Kondensator (36; 62) aufweist, um wenigstens einen Übergang einer bestimmten Polarität von wenigstens einem der Fühlersignale mit dem logischen Gatter zu verbinden.
13. Drehrichtungsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Zusatzschaltung (37, 65) aufweist,welche mit dem Kondensator (36, 62) verbunden ist, um im wesentlichen Übergänge von nur einer Polarität des Fühlersignals auf das logische Gatter wirken zu lassen.
14. Zündsystem zur Erzeugung eines Zündfunkens für eine Maschine, wobei ein Rotationsfühler vorgesehen ist, um die Erzeugung von Zündfunken zu steuern und wobei ein Drehkörper vorhanden ist, welcher synchron mit der Kurbelwelle der Maschine

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rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster (12; 67) und ein zweiter (13; 60) Fühler vorgesehen sind, welche um die Achse herum angeordnet sind, daß jeder der Fühler ein getrenntes Fühlersignal erzeugt, welches logische Zustände hat, die den Rotationspositionen des Drehkörpers entsprechen, wobei zwischen den logischen Zuständen entsprechende Übergänge vorhanden sind, daß eine Logikschaltung (14) mit dem ersten (12; 67) und dem zweiten (13; 60) der Fühler verbunden ist, um das erste und das zweite Fühlersignal aufzunehmen und Steuersignale zu erzeugen, welche die Drehrichtung des Drehkörpers angeben, und daß eine Einrichtung (15) mit der Logikschaltung (14) verbunden ist, welche dazu dient, die Erzeugung von Zündfunkensignalen für die Maschine in Reaktion auf die Erzeugung der Steuersignale zu steuern, wodurch die Maschinenzündfunken nur dann erzeugt werden, wenn sich der Drehkörper in der gewünschten Drehrichtung dreht.
15· System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15) zur Erzeugung von Zündfunkensignalen eine Schaltung (41-57) aufweist, um einen Zündfunken in Reaktion auf das Auftreten eines logischen Übergangs von wenigstens einem der ersten und der zweiten Fühlersignale auszulösen.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Fühler als Hall-Fühler ausgebildet sind.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (11) als Rad (90; 95) ausgebildet ist, welches wenigstens einen erhöhten Abschnitt (92, 97) aufweist, und daß das Rad in bezug auf die Fühler derart angeordnet ist, daß der erhöhte Abschnitt des Rades benachbart zu wenigstens einem der Fühler vorbeigeführt wird, während sich der Drehkörper dreht. ^ _ _m

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18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler an stationären Stellen um die Achse (16; 91, 96) angeordnet sind und vorgegebene Winkelabstände zwischen einander in bezug auf die Achse haben.
19· System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Schaltung (38, 36; 64, 62) aufweist, welche dazu dient, die logischen Zustände des ersten Fühlersignals mit den übergängen des zweiten Fühlersignals zu vergleichen, wodurch eine erste Drehrichtung für die Drehung des Drehkörpers durch die Koinzidenz eines ersten logischen Zustandes des ersten Fühlersignals mit einem Übergang vorgegebener Polarität des zweiten Fühlersignals angezeigt wird.
20. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung ein logisches Gatter (38, 64) und einen Kondensator (36, 62) aufweist, um wenigstens einen Übergang mit einer bestimmten Polarität von wenigstens einem der Fühlersignale dem logischen Gatter zuzuführen.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) eine Zusatzschaltung (37; 65) aufweist, welche mit dem Kondensator (36; 62) verbunden ist, um praktisch Übergänge von nur einer Polarität des Fühlersignals das logische Gatter (38; 64) beaufschlagen zu lassen.

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