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Zündanlage für Brennkraftmaschinen
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Zündanlage aus der DE-OS
2 701 968, Fig. 1 und 2, bekannt, die ebenfalls nach dem Prinzip der Schließwinkelvergrößerung
arbeitet. Dies bedeutet, daß ein Ausgangssignal eine'r Geberanordnung, bzw. einer
Zündwinkel-Berechnungsstufe, einen minimalen Grundschließwinkel für den elektronischen
Schalter im Primärstromkreis der Zündspule vorgibt. In Abhängigkeit der Drehzahl
wird nun der Schließzeitpunkt für diesen elektronischen Schalter vorverlegt, wobei
jeweils bei dem vorausgehenden Zyklus der Schließzeitpunkt
für den
folgenden Zyklus bestimmt wird. Bei der bekannten Anordnung zählt der den Schließzeitpunkt
bestimmende Zähler nur während der Offenzeit. Dadurch bestimmt der Zählerstand dieses
Zählers im Zündzeitpunkt die folgende Offenzeit-. Dieser Zählerstand wird durch
einen anderen Zähler festgelegt. Bei Beschleunigungen muß dieser andere Zähler vom
höchsten Wert entsprechend der Drehzahl bis zum niedrigsten Wert zählen, um bei
Höchstdrehzahlen den maximalen Schließwinkel zu gewährleisten. Diese Zeit wird umso
größer, je höher der Schwellwert für den primärseitigen Strom gelegt wird, was wiederum
zur Vermeidung von Regelschwingungen des Schließwinkels bei Einsetzen des Restspeichereffekts
wünschenswert ist. Die sich dadurch ergebende schlechte Dynamik kann sich bei starkpn
BeschleuniCungsvorgänger durch zu schwache oder aussetzende Zündfunken unangenehm
bemerkbar machen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine wesentlich bessere
Dynamik erreicht wird, indem der andere Zähler, auch als Regelzähler bezeichnet,
einen kleineren Bereich überstreichen muß. Dies wird dadurch erreicht, daß der erste
Zähler, der den Schließzeitbeginn bestimmt, selbst schon eine drehzahlabhängige
Schließzeit vorgibt. Der Wert des anderen Zählers wirkt lediglich noch korrigierend
mit einer Anfangs information auf diesen Zählerstand ein.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Zählsystem dieses Prinzips
der Schließwinkelvergrößerung große Ahnlichkeit mit Systemen zur Schließwinkelverkleinerung
(DE-OS 2 746 885, Fig. 5 und 6) aufweist. Bei der Sonzeption eines integrierten
Schaltkreises ist es wünschenswert,
beide Prinzipien wahlweise realisieren
zu können.
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Je ähnlicher diese Prinzipien sind, desto leichter ist dies möglich.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, den Sehwellwert für den Primärstrom auf einen Wert
festzulegen, der einem Wert von 60 bis 90 g des notwendigen Primärstroms entspricht.
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Dies verringert, bzw. vermeidet Regelschwingungen des Schließwinkels,
insbesondere bei Auftreten des Restspeichreffekts.
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Ze;chnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 die schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein Signaldiagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der Ausgang einer Geberanordnung
10 ist über ein ODER-Gatter 11 mit dem Steuereingang eines elektronischen Schalters
12 verbunden, dessen erster Schaltanschluß über die Primärwicklunv einer Zündspule
13 an eine mit dem positiven Pol einer Vers,orgungsspannungsquelle verbundenen Klemme
14 angeschlossen ist, und dessen zweiter Schaltanschluß über eine z.B. als Strommeßwiderstand
ausgebildete Strommeßvorrichtung 15 mit Masse verbunden ist.
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Zwischen die Sekundärwicklung der Zündspule 13 und Masse
ist
eine Zündkerze 16 geschaltet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise eine
mechanische oder nicht mechanische Hochspannungsverteilung vorgesehen sein. Gemäß
dem eingangs angegebenen Stand der Technik ist die Geberanordnung 10 eine durch
die Brennkraftmaschine angetriP-bene rotierende Geberanordnung, der eine mechanische
oder elektronische Vorrichtung zur parameterabhängigen Verstellung des Zündzpitpunkts
zugeordnet ist. Der elektronische Schalter 12 ist gewöhnlich als Transistor ausgebildet.
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Ein dem gemessenen Strom entssrechender Spannungswert wird von der
Strommeßvorrichtung 15 einer Schwellwertstufe 17 zugeführt, deren Ausgang über ein
NOR-Gatter 18 mit dem Sperreingang E (Enable) sowie mit dem Zählrichtungseingang
U/D (Up/Down) eines ersten Zählers 19 verbunden ist. Die Binärzahlenausgänge dieses
ersten Zählers 19 sind mit Zahleneinzängen eines zweiten Zählers 20 verbunden, dessen
Zahlenausgänge wiederum einem digitalen Komparator 21 zugeführt sind. An die Vergleichszahleneingänge
dieses digitalen Komparators 21 ist, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, die Binärzahl
X angelegt. Anstelle eines digitalen Komparators 21 könnte natürlich auch eine durch
logische Gatter realisierbare Dekoierstufe für den Zahlenwert X verwendet werden.
Der Zahlenausgang des digitalen Komparators 21 ist einmal an einen weiteren Eingang
des ODER. -Gatters 11 und weiterhin an einen Ein.anx eines UND-Gatters 22 angeschlossen.
Der Ausgang der Gebersnordnung 10 ist über einen Inverter 23 mit einem weiteren
Eingang des UND-Gatters 22 verbunden und weiterhin an den Zählrichtungseingang U/D
(Up/Down) des zweiten Zählers 20, an den Setzeingang S dieses zweiten Zählers 20
und schließlich über einen Inverter 24 an einen Eingang eines UND-Gatters 25 angeschlossen,
dessen
Ausgang mit dem Sperreingang E des zweiten Zählers 20 verbunden ist. Der Überlaufausgang
CO (Carry Out) des zweiten Zählers 20 ist sowohl an einen zweiten Eingang des UND-Gatters
25, wie auch über einen Inverter 26 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 22
angeschlossen.
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Ein Takt generator 27 erzeugt zwei Zähl-Taktfrequenzen fl und f2.
Die erste, höhere Taktfrequenz fl ist über ein UND-Gatter 28 mit dem Eingang eines
ûDER-Gatters 29 verbiinden, dessen Ausgang an den Takteingang C des zweiten Zählers
20 angeschlossen ist. Die zweite Taktfrequenz f2 ist mit dem Takteingang C des ersten
Zählers 19, wie auch über ein UND-Gatter 30 mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters
29 verbunden. Das Verhältnis der beiden Frequenzen fl und f2 entspricht dabei im
wesentlichen - siehe Fig. 2 - dem Tastverhältnis der Gebersignale U10. Der Ausgang
der Geberanordnung 10 ist einmal direkt çn einen weiteren Eingang des UND-Gatters
28 und weiterhin über einen Inverter 31 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters
30 angeschlossen.
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Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels soll in folgendPm anhand
des in Fig. 2 dargestellten Sienaldiagramms erläutert werden.- Diirch die kürzer
werdende Gebersignalfolge 10 ist ein Beschleunigungsfall dargestellt. Durch das
am Zählrichtungseingang U/D- des Zählers 20 angelegte Gebersignal U10 ist der Zähler
jeweils während eines Gebersignals U10 auf "Aufwärtszählen gestellt, während in
den Signalpausen nur Abwärtszähivorgänge stattfinden können.
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Im Z"hler 19 sind Aufwärtszählvorgänge nur möglich, wenn der Primärstrom
durch die Zündspule 13-über dem Sollwert S liegt. Unterhalb dieses Sollwerts ist
der Zähler 19 auf "Abwärtszählern" gestellt. Während am Zähler 19 für beide
Zählrichtungen
die Taktfrequenz f2 anliegt, ist dem Zähler 20 beim Aufwärtszählvorgang - während
eines Signals U10 -durch Sperren des UND-Gatters 30 die höhere Zählfrequenz f1 zugeführt.
In den Signalpausen der Signalfolge U10 ist dagegen das UND-Gatter 28 gesperrt,
so daß der Abwärtsvorgang mit der Frequenz f2 abläuft.
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Zu Beginn eines Gebersignals U10 wird der augenblickliche Zählerstand
Za vom ersten Zähler 19 in den zweiten Zähler 20 übernommen. Diese Übernahme erfolgt
durch das dem Setzeingang S des Zählers 20 zugeführte Gebersignal U10.
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Es schließt sich ein Aufwärtszählvorgang mit der Frequenz fl an, der
ab Signalende eines Signals U10 durch einen Abwärtszählvorgang mit der Frequenz
f2 fortgesetzt wird.
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Durch das Signalende U10 wird weiterhin der elektronische Schalter
12 gesperrt, wodurch ein Zündfunke an der Zündkerze 16. erzeugt wird. Erreicht der
Zahlenwert im Zähler 20 infolge des Abwärtszählvorgangs den Zahlenwert X, so spricht
der digitale Komparator 21 an, durch dessen Ausgangssignal über das ODER-Gatter
11 der elektronische Schalter 12 in den stromleitenden Zustand versetzt wird.
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Der primärseitige Strom durch die Zündspule 13 beginnt erneut anzusteigen.
Gleichzeitig wird über das UND-Gatter 22 und das NOR-Gatter 18 die Sperrung des
Zählers 19 aufgehoben, der dadurch ab seinem augenblicklichen Zählerstand abwärts
zu zählen beginnt, bis eine erneute Sperrung über das UND-Gatter 22 erfolgt. Die
Sperrung kann zwei Ursachen haben, von denen jeweils die erste dieser beiden Möglichkeiten
die Sperrung bewirkt:-Einmal der Beginn eines erneuten Gebersignales UlO und weiterhin
das bei Erreichen des niedrigsten Zählerstands im Zähler 20 erzeugte Überlaufsignal
am Überlaufausgang CO. In den ersten drei dargestellten Zyklen treten jeweils beide
Alternativen gleichzeitig auf, während beim vierten Zyklus zunächst die
Sperrung
durch das Erreichen des niedrigsten Zählerstands im Zähler 20 bedingt ist, und das
Gebersignal Ulû erst kurz darauf einsetzt. Die nicht dargestellte weitere öglichkeit
besteht darin, daß ein Gebersignal Ulû beginnt, bevor der Zähler 20 auf seinen niedrigsten
Zählerstand gezählt hat. In diesem Fall wird der Zähler 19 durch das Gebersignal
UiO gesperrt und der Zähler 20 übernimmt den erreichten Zählerstand des Zählers
19 bevor er auf den niedrigsten Zählerstand gezählt hat. Eine bessere Möglichkeit
wäre in diesem Falle, den Zählerstand des Zählers 19 vom vorherigen Zyklus zu übernehmen.
Dies bedingt jedoch einen zusätzlichen Aufwand durch einen erforderlichen Zwischenspeicher,
der den erreichten Zählerstand im Zähler 19 jeweils bis zum darauffolgenden Zyklus
gespeichert hält.
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Der Aufwärtszählvorgang im Zähler 19 wird durch die Länge eines Ausgangssignals
der Schwellwertstufe 17 vorgegeben, das bei Überschreiten des Schwellwerts S durch
den primär seitigen Strom erzeugt wird. Dieses Signal hebt die Sperrung des Zählvorgangs
über das NOR-Gatter 18 auf. Im ersten dargestellten Zählzyklus des Zählers 19 ist
der stationäre Zustand bei gleichbleibender Drehzahl dargestellt. Der Abwärtszählvorgang
entspricht dem Aufwärtszählvorgang. Im darauffolgenden Zyklus wird zwar noch das
gleiche Zählergebnis Za erreicht, jedoch ist der darauffolgende Aufwärtszählvorgang
infolge eines entsprechend der Beschleunigung verkürzten Signals U10 kürzer.
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Im dritten Zyklus wird ein niedrigerer Zählerstand Zb erreicht, der
wiederum mit der Anstiegsflanke eines Signals U10 in den Zähler 20 übernommen wird.
Ein Aufwärtszählvorgang des Zählers 19 findet im dritten Zyklus nicht statt, da
der primärseitige Strom I den Schwellwert S nicht überschreitet. Im vierten Zyklus
findet ein erneuter Abwärtszählvorgang im Zähler 19 bis zum Zahlenwert Zc statt.
Die
Sperrung des Zählers 20 ab Breichen des niedrigsten Zählerstands
bis zu Beginn eines Gebersignals U10 erfolgt über das UND-Gatter 25.
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Da einmal im Zähler 20 eine Drehzahlinformation durch den Aufwärtszählvorgang
während eines Gebersignals gewonnen wird und zum anderen diese Drehzahlinformation
durch den übernommenen Zahlenwert vom Zähler 19 noch ergänzt wird, ist eine gute
Dynamik des Systems gewährleistet. Bei einer Drehzahländerung braucht der Zahlenwert
des Zählers 19 nicht so stark verändert werden, wie es nötig wäre, wenn sein Zählerstand
allein die Drehzahlinformation enthalten würde.
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In Ergänzung der dargestellten Schaltung kann selbstverständlich noch
gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik eine Strombegrenzungseinrichtung
und eine Vorrichtung zur Ruhestromabschaltung vorgesehen werden.