Elektronisch geregeltes Zündsystem

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung einer Erkennungsschaltung für Zündaussetzer bei einem elektronisch geregelten Zündsystem nach der deutschen Patentanmeldung P 31 11 856.9. Bei dem bereits vorgeschlagenen elektronisch geregelten Zündsystem wird zur Vermeidung von Zündaussetzern bei periodischen Drehzahlschwankungen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt, ob der Primärstrom in der Primärwicklung den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wird die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum abgeschaltet. Zur Erkennung von Zündaussetzern wird aus der Verweildauer des Primärstroms im für die Zündung erforderlichen Wert ein Prüfimpuls abgeleitet. Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Prüfimpuls mit einer Integrationsstufe um ein Zeitintervall verlängert und der verlängerte Impuls einem ersten Eingang einer Logikschaltung zugeführt wird. Dem zweiten Eingang der Logikschaltung wird ein Triggersignal zugeführt, das aus der Abschaltflanke des vom Zündimpulsgeber abgeleiteten Steuersignals gewonnen wird. Die Logik ist so ausgebildet, daß an ihr nur dann ein die Abschattung der elektronischen Regelung auslösender Ausgangsimpuls auftritt, wenn während des Triggerimpulses kein von der Integrationsstufe gelieferter Impuls vorhanden ist.

Beschreibung

[0001] Die. Erfindung betrifft eine elektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der Einsatzzeitpunkt des durch dir Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms (I_pr) drehzahlabhängig so geregelt ist, daß dieser Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt den für die Zündung erforderlichen Wert (I _max) erreicht und bei dem unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat, indem aus der Verweildauer (t_e) des Primärstroms im für die Zündung erforderlichen Wert (I_pr max ein Prüfimpuls (U_te) abgeleitet wird, mit dessen Hilfe bei nicht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von zundaussetzern (ZA) die elektronische Regelung für einen definierte Zeitraum abgeschaltet und der Einsatzzeitpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (U_IN) des Zündimpulsaebers abgeleitet und nach Beendigung des Abschaltzeitraums der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird.

[0002] Ein derartiges elektronisch geregeltes Zündsystem wird in der deutschen Patentanmeldung P 31 11 856.9 beschrieben.

[0003] Bei dem bereits vorgeschlagenen geregelten Zündsystem wird aus der Verweildauer des Primärstroms in seinem für die Zundung erforderlichen Wert ein Prüfimpuls der Zeitdaue: t_e gewonne. Mit diesem Prüfimpuls wird ein Schalter betatigt, über den ein Kondensator, der bei nicht vorhandenen t_e-Impulsen auiqeladen wird, wieder entladen wird. Daraus ergibt sich, daß die Spannung am Kondensator beim Auftreten von Prüfimpulsen unter den Wert einer Vergleechsspannung fällt, die fest vorgegeben und beispielsweise halb so groß ist wie die maximal mögliche Spannung am Kondensator bei folgendem Prüfimpuls. Diese Vergleichsspannung wird mit der Kondensatorspannung an einem Komparator verglichen, an dessen Ausgang nur dann ein Signal auftritt, wenn während eines vorhandenen Triggerimpulses die Kondensatorspannung über der Vergleichsspannung liegt. Dies ist nur dann möglich, wenn dem jeweiligen Triggerimpuls kein Prüfimpuls unmittelbar voranging und somit für eine ausreichende Entladung des Kondensators nicht gesorgt wurde. Ein fehlender Prüfimpuls ist jedoch gleichbeaeutend mit einem Zündaussetzer, da in diesem Fall der Primärstrom durch die Zündspule nicht den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat. Den Triggerimpuls, mit dem der Komparator aktiviert wird, gewinnt man aus der negativen Abschaltflanke des Steuersignals, wenn dieses Steuersignal des Zündimpulsgebers von seinem High-Pegel zum Low-Pegel geht. Durch ein Ausgangssignal am Komparator wird beispielsweise eine monestabile Kippstufe von ihrem stabilen Zustand in den quasistabilen Zustand übergeführt, sodaß während der Zeitdauer, in der diese monostabile Kippstufe in ihrem quasistabilen Zustand verbleibt, die elektronische Regelung abgeschaltet und der Einsatzzeitpunkt des Primärstroms durch die Zündspule direkt vom Steuersianal des Zündimpulsgebers abgeleitet wird. Ist der Abschaltzeitaum zu Ende, so wird der elektronisch gesteuerte Regelzustand in der genannten Patentanmeldung beschriebenen Weise kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zudrunde, die bekannte Schaltung weiter zu verbessern und insbesondere eine Schaltung anzugeben, die kleine und integrationfählge Kondensatoren enthält. Diese Aufgabe wird bei einem elektronisch geregelten Zündsystem der eingangs beschriebenen Ar erfindsungsgemäß dadurch gelöst, daß der Prufumpuls (U_te) mit einer Integrationsstufe (1) um ein Zei tuntervall (t_y) verlängert und der verlängerte Impuls (U_INTEGR) ) einem ersten Eingang (E₁) einer Logikschaltung (G₁) zugeführt wird, daß einem zweiten Eingang (E2) der Logikschaltung (G₁) ein aus der Abschaltflanke des Steuersignals (U_IN) abgeleiteter Triggerim^puls (U_TRIGGER) zugeführt wird, und daß die Logik (G_l) _so gewählt ist, daß an ihr nur dann ein die Abschaltung der elektronischen Regelung auslösender Ausgangsimpuls (U_MF) auftritt, wenn während des Triggerimpulses kein von der Integrationsstufe gelieferter Impuls vorhanden ist.

[0005] Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch geregelten Zündsystem wird somit gegenüber der bereits vorgeschlagenen Schaltungsanordnung der dort verwendete Spannungskomparator durch eine Logikschaltung ersetzt, der zum einen der Triggerimpuls und zum anderen ein verlängerter Prüfimpuls zugeführt wird. Die nunmehr vorgesehene Integrationsstufe enthält einen Kondensator, doch ist dieser Kondensator wesentlich kleiner, als der Kondensator der früher vorgeschlagenen Schaltung, der jeweils durch die Prüfimpulse t_e entladen wurde. Dadurch ist es möglich, die in der neu vorgeschlagenen Schaltung enthaltenen Kondensatoren voll in integrierter Schaltungstechnik mit in einen Halbleiterkörper zu integrieren, so daß die ansonsten notwendige externe Zuschaltung eines Kondensators entfällt.

[0006] Bei der neuen Schaltung innerhalb des elektronisch geregelten Zündsystems besteht die Logik vorzugsweise aus einem NOR-Gatter, an dessen erstem Eingang als positiver Impuls der verlängerte Prüfimpuls und an dessen zweitem Eingang die negativen Triggerimpulse anliegen. Die Verlängerungs_- dauer des Prüfimpulses muß größer sein als die Dauer des negativen Triggerimpulses.

[0007] Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung soll anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt die Schaltung zur Erkennung von Zündaus- setzern, während sich aus den Diagrammen der Figuren 2a bis 2f die Wirkungsweise der Schaltung ergibt.

[0008] Die Schaltung gemäß der Figur 1 besteht aus einer Integratorstufe 1 und einer Differenzierstufe 2. Die Ausgangssignale beider Stufen werden auf jeweils einen Eingang eines _NOR-Gatters G_l gegeben. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters steuert eine monostabile Kippstufe MF, über die die elektronische Regelung des Zündsystems beim Auftreten von Zündaussetzern für einen definierten Zeitraum abgeschaltet wird.

[0009] Die Integratorstufe 1 besteht aus einem Transistor T₄ an dessen Basiselektrode das Prüfsignal U_te anliegt, das gemäß der Figur 2d aus der Verweildauer des Primärstroms in der Zündspule in dem für die Zündung erforderlichen Wert I_{pr max} gewonnen wird. Im Kollektorzweig des Transistors T₄ ist der Kollektorwiderstand R₅ enthalten, dem die Reihenschaltung aus einem Kondensator C₂ und einer Diode D₂ parallel geschaltet ist. An den Verbindungspunkt zwischen Kondensator C₂ und Diode D₂ ist die Basiselektrode des Ausganastransistors T₅ angeschlossen, an dessen Kollektorwiderstand R₇ der verlängerte P^rüf^impuls U_INTEGR anliegt. Der Emitterwiderstand R₆ dieses Ausgangstransistors T₅ ist mit dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Die Ausgangsspannung U_INTEGR der Integrationsstufe 1 wird auf den Eingang E₁ des NOR-Gatters G₁ gegeben.

[0010] Die Differenzierstufe 2 enthält 3 einander nachgeschaltete Transistorstufen, mit den Transistoren T₁, T₂ und T₃. Auf die Basiselektrode de-s Eingangstransistors T₁ wird das Steuersignal U_IN, das am Zündimpulsgeber abgegriffen wird, gegeben. Die Emitterkollektorstrecke dieses Transistors T₁ ist mit dem Differenzierglied aus dem Kondensator C₁ und der Diode-D₁ überbrückt. Außerdem weist der Transistor T₁. einen Emitterwiederstand R₁ auf. An die Verbindungsstelle zwischen Differenzierkondensator C₁ und Diode D₁ ist die Basiselektrode des Transistors T₂ angeschlossen, dessen Emitterwiderstand R₂ mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist. Am Kollektorwiderstand R₃ wird die Eingangsspannung für den Transistor T₃ abgegriffen, an dessen Kollektor die negativen Tri^ggerimpulse U_TRIGGER abgegriffen und dem Eingang E₂ des NOR-Gatters G₁ zugeführt werden. Der Kollektorwiderstand R₄ des Ausgangstransistors T₃ der Differenzierstufe 2 ist widerum mit dem positiven Potential der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Der Figur 1 ist ferner zu entnehmen, daß der Ausgangsanschluß des ! NOR-Gatters G₁ mit der monostabilen Kippstufe MF verbunden ist, an deren Ausgang das Signal U_out auftritt, mit dem die elektronische Regelung des Zündsystem für eine definierte Zeitspanne unterbrochen wird.

[0011] In der Figur 2a ist das Steuersignal U_IN dargestellt, das auf die Steuerelektrode des Transistors T₁ der Differenzierstufe ₂ gegeben wird. Die Perioden _P1 und P₂ des Steuersignals sind bei dem darstellten Ausführung beispiel identisch, während in der Periode P₃ ein beispielsweise durch Beschleunigungsvorgänge ausgelöster Fehler enthalten ist. In dieser Periode P₃ wurde die "Low-Phase" des Steuersignals zu Lasten der "High-Phase" verlängert. Es wird angenommen, daß in der Periode P₄ dieser Fehler nicht mehr auftritt. In der Figur 2b ist das Triggersignal ^UTRIGGER ^dar- gestellt, das am Ausgang A der Differenzierstufe auftritt und auf den Eingang E2 NOR-Gatter G₁ gegeben wird. Dieses Triggersignal wird aus der negativen Flanke des Steuersignals gewonnen, wenn das Steuersigral von der "High-Phase" in die "Low-Phase" übergeht. Zunächst wird durch jede Flanke des Steuersignals U_IN am Differenzierglied aus dem Kondensator C₁ und die Diode D₁ ein Impuls gewonnen. An der zweiten Stufe der Differenzierschaltung 2 mit dem Transistor T₂ werden die von den positiven Flanken des Steuersignals U_IN herrührenden Trigger-Impulse unterdrückt, so daß am Kollektorwiderstand R₃ des Transistors T₂ nur noch TriggerSignale anliegen, die von den negativen Flanken des Steuersignals U_IN herrühren. Diese Trigger-Impulse werden am Transistor T₃ invertiert, so daß am Ausgang A der Transistorstufe mit dem Transistor T₃ Triggerimpulse gemäß Figur 2b anliegen. Die Triggerzeit, während der das Triggersignal U_TRIGGER seinen "Low-Wert" aufweist, ist gemäß Figur 2b mit t bezeichnet.

[0012] In der Figur 2c ist der Verlauf des Primärstroms in der Zündspule dargestellt. Bis zum Zündzeitpunkt kann der Primärstrom anwachsen beziehungsweise den für die Zündung erforderlichen Wert I_{pr max} aufweisen. Mit dem Zündzeit- punkt erfolgt die jeweilige Entladung der Zündspule. Wie man der Figur 2c entnimmt, erreicht der P_imärstrom bei normaler Betriebsweise und unter Einsatz der elektronischen Regelung seinen für die Zündung erforderlichen Wert I p_{r max} um die Zeit t_e vor dem Zündzeitpunkt der jeweiligen Periode. Dieser Wert wird auch während der Perioden P₁, P₂ und P₄ erreicht. Aus der Figur 2c ergibt sich jedoch, daß bei der fehlerhaften Periode P₃ der Primärstrom nicht seinen für die Zündung erforderlichen Wert I p_{r max} erreichen kann, so daß ein Zündausetzer ZA auftritt.

[0013] Aus der Zeitspanne, in der der Primärstrom in seinem Maximum gemäß Figur 2c verharrt, wird ein Prüfimpuls U_te gewonnen, dessen Impulsbreite gemäß der Figur 2d durch die Zeit t_e vorgegeben ist. Da in der dritten Periode 'der Primätstrom in der Zündspule seinen für die Zündung erforderlichen Wert I p_{r max} nicht erreichte, tritt in dieser Periode auch kein Prüfimpuls U_te auf.

[0014] Der Prüfimpuls C_te wird einem integrierenden Verstärker beziehungsweise einer Integratorstufe 1 gemäß der Figur 1 zugeführt, sodaß mit Hilfe des Kondensators C₂ eine in der Figur 2e dargestellte Verlängerung des Prüfimpulses erfolgt. Die Verlängerungsdauer ist mit t_y bezeichnet. Am Ausgang der Integratorstufe 1 liegt somit eine Spannung gemäß der Figur 2e an, deren Impulse die Impulsweite t_e + t_y aufweisen. Dieses Signal U_INNTEGR wird dem Eingang E₁ des NOR-Gatters G₁ zugeführt. Am Ausgang des NOR-Gatters G₁ tritt definitionsgemäß nur dann ein "High-Pegel" auf, wenn beide Eingangspegel an den Eingängen E₁ und E₂ Low sind. Da die Triggerimpulse gemäß der Figur 2b negative Impulse sind, die stets in der Triggerzeit t_x den Low-Pegel erreichen, kann am Ausgang des NOR-Gatters G₁ nur dann ein _High-Pegel auftreten, wenn während der Triggerzeit t _x innerhalb einer Periode des Steuersignals UIN kein verlängerter ^Pr^üfim^puls U_INTEGR auftritt. Dies ist bei Zündaussetzern _ZA -der Fall, so daß, wie in Figur 2f dargestellt, am Ende der dritten Periode P₃ vom NOR-Gatter G₁ ein Ausgangssignal U_MF abgegeben wird, durch das die Kippstufe MF geschaltet wird. Zur sicheren Funntionsweise der Schaltung muß gewährleistet sein, daß die Verlängerungsdauer t_y der Prüfimpulse größer ist als die Dauer t_x der Triggersignale. Beispielsweise wird t_y doppelt so groß sein wie t . Bei einem Ausführungsbeispiel wurde für t _x die Zeit von 20 usec und für t_y die Zeit von 40 usec durch entsprechende Dimensio- nierun^g der Kondensatoren C_l und C₂ eingestellt. Der Kondensator C₁ wies dabei einen Wert von ca. 30 pF und der Kondensator C₂ einen Wert von ca. 60 pF auf. Kondensatoren dieser Größe können sehr leicht in integrierte Halbleiterschaltkreise mitintegrier. werden, so daß keine gesonderten, extern zuzuschaltenden Kondensatoren benötigt werden. Die kleinen Werte der Kapazitäten sind auch insbesondere durcr die in die Schaltung eingefügten Dioden D₁ und D₂ bedingt. _So wird bei der Integrationsstufe 1 der Kondensator C₂ nur über den Basistrom des Transistors T₅ und nicht über den Widerstand R₅ des Parallel-RC-Gliedes aufgeladen, so daß die Kapazität C₂ sehr klein bleiben kann. Die vorliegende Erfindung enthält somit eine bedeutsame Verbesserung und Vereinfachung des ansonsten sehr vorteilhaften elektronisch geregelten Zündsystems gemäß der früheren deutscher Patentanmeldung P 31 11 856.9.

Ansprüche

1) Elektronisch geregeltes Zündsystem, bei dem der Einsatzzeitpunkt des durch die Primärwicklung der Zündspule fließenden Primärstroms (I_pr) drehzahlabhängig so geregelt ist, das dieser Strom erst kurz vor dem Zündzeitpunkt den für die Zündung erforderlichen Wert (I p_{r max} ) erreicht und bei dem unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt festgestellt wird, ob der Primärstrom den für die Zündung erforderlichen Wert erreicht hat, indem aus der Verweildauer (t ) des Primärstroms im für die Zündung erforderlichen Wert (I_pr max ) ein Prüfimpuls (U_te) abgeleitet wird, mit dessen Hilfe bei n :ht vorhandenem oder nicht ausreichend großem Primärstrom zur Vermeidung von Zündaussetzern (ZA) die elektronische Regelung für einen definierten Zeitraum abgeschaltet und der Einsatzpunkt des Primärstroms direkt vom Steuersignal (U_IN) des Zündimpulsgebers abgeleitet und nach Beendigung des Abschaltzeitraums der elektronisch gesteuerte Regelzustand kontinuierlich und automatisch wieder herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfimpuls (U_te) mit einer Integrationsstufe (1) um ein Zeitintervall (t ) verlängert und der verlängerte Impuls (U_IWTEGR) einem ersten Eingang (^E₁) einer Logikschaltung (G₁) zugeführt wird, daß einem zweiten Eingang (E2) der Logikschaltung (G₁) ein aus der Abschaltflanke des Steuersignals (U_IN) abgeleiteter Triggerimpuls (U_TRIGGER) zugeführt wird, und daß die Logik (G₁) so gewählt ist, daß an ihr nur dann ein die Abschaltung der elektronischen Regelung auslösender Ausgangsimpuls (U_MF) auftritt, wenn während des Triggerimpulses kein von der Integrationsstufe gelieferter Impuls vorhanden ist.

2) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik (G_l) ein NOR-Gatter ist an dessen erstem Eingang (E₁) als positiver Impuls der ver- län^gerte Prüfim^puls (U_INTEGR) und an dessen zweitem Eingang (E₂) die negativen Triggerimpulse anliegen, und daß die Verlängerungsdauer des Prüfimpulses größer ist als die Dauer des negativen Triggerimpulses.

3) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach Anspruch 1 oder ₂, dadurch gekennzeichnet, daß die Tri^ggerimpulse (U_TRIGGER durch Differenzieren des vom Zündimpulsgeber abgegebenen Steuersignals (U_IN) und - mittels einer Diode (D_l) - nachfolgender Unterdrückung der durch die positiven Einschaltflanken entstandenen Impulse gewonnen wird und daß die in der Differenzierstufe und in der Integrationsstufe enthaltenen Kondensatoren (C₁, C ) in den integrierten Halb. leiterschaltkreis mitintegriert sind.

4) Elektronisch geregeltes Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe zwei Transistoren (T₄,T₅) enthält, daß ir.. Kollektorzweig des Transistors T₄ ein Parallel-RC-Glied angeordnet ist, daß die Basiselektrode des Transistors T₅ derart mit der Kollektorelektrode des Transistors T₄ über eine Diode D₂ verbunden ist, daß eine Aufladung des Kondensators C₂ des RC-Gliedes über den Widerstand R₅ des RC-Gliedes verhindert wird und die Aufladung des Kondensators nur über den Basistrom des Transistors T₅ erfolgen kann.

Zeichnung