DE3732253C2 - Elektronische Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündvor­ richtung, nach der Gattung des Patentanspruchs 1 die bei Anwendung mit einem Verbrennungsmotor geeignet ist, eine Fehlzündung aufgrund eines den Zünd­ signalen überlagerten Zündungsrauschens zu verhindern.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines typi­ schen herkömmlichen Zündsystems 11. Dieses System 11 besteht hauptsächlich aus einem Generator 1 für die Erzeugung eines Zündsignals entsprechend der Umdrehung eines (nicht darge­ stellten) Verbrennungsmotors, einer Zündschaltung 2, die in Antwort auf das empfangene Zündsignal einen Zündimpuls erzeugt, um auf Grundlage der Antriebsbedingungen des Ver­ brennungsmotors eine Zündspule 4 nur für eine ausreichende Zeitspanne zu erregen, und einem Leistungs-Transistor 3, der durch den Zündimpuls getriggert wird, um die Zündspule 4 zu erregen. Die Zündschaltung 2 und der Leistungs-Transistor 3 gehören zu einer Zündungs-Schaltungseinheit 10. Im allge­ meinen ist diese Zündungs-Schaltungseinheit 10 eine inte­ grierte Dickfilm-Schaltung. Der Zündsignal-Generator 1 ist in einen Verteiler eingebaut.

Fig. 2 zeigt Betriebs-Wellenformen von Signalen in den einzelnen Schaltkreisen des oben genannten Zündsystems 11, wobei in Fig. 2A ein von dem Zündsignal-Generator 1 er­ zeugtes Zündsignal, in Fig. 2B ein von der Zündschaltung 2 ausgegebener Zündimpuls, in Fig. 2C ein durch die Zündspule 4 fließender Spulenstrom und in Fig. 2D eine von der Zünd­ spule 4 abgenommene Zündungs-Hochspannung dargestellt ist.

Das Zündsystem 11 wird folgendermaßen betrieben: Zuerst wird der Zündsignal-Generator 1 synchron mit der Drehung des Verbrennungsmotors angetrieben und erzeugt ein Zünd­ signal proportional zur Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors. Das Zündsignal (Fig. 2A) wird der Zündschaltung 2 zugeführt, die dann in Übereinstimmung mit den Antriebs­ bedingungen des Motors Zündimpulse (Fig. 2B) unter einer sogenannten "Arbeitsverhältnis-Steuerung" erzeugt. Die "Arbeitsverhältnis-Steuerung" ist auch unter dem englischen Begriff "duty ratio control" bekannt. Die Zündimpulse haben in den Zeitintervallen t1-t2, t3-t4 und t5-t6 jeweils einen "hohen" Pegel ("HIGH"). Der npn-Leistungs-Transistor 3 wird in Antwort auf diese Zündimpulse wiederholt ein- und ausgeschaltet, wobei er beim hohen Pegel (HIGH) jedes Zündimpulses eingeschaltet und beim niedrigen Pegel (LOW) ausgeschaltet wird. Aufgrund der Schaltoperation des Leistungs-Transistors 3 fließt dann ein in Fig. 2C ge­ zeigter Spulenstrom in der Zündspule 4, und eine in Fig. 2D dargestellte Zündspannung wird bei der Spulenstrom- Unterbrechung an eine (nicht gezeigte) Zündkerze angelegt. Damit wird bei jedem der Zeitpunkte t2, t4 und t6 die Zündungs-Hochspannung abgegeben.

In dem Zündsystem 11 mit dem oben beschriebenen Schaltungsaufbau kann das Problem des "Zündungsrauschens" auftreten, wenn der Zündsignal-Generator 1 und die Zündungs- Schaltungseinheit 10 nicht integral im Verteiler angeordnet sind, wie es der Fall ist, wenn die Zündungs-Schaltungs­ einheit 10 getrennt vom Verteiler an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist.

Das Problem des "Zündungsrauschens" wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Dort ist ein Kabel 15 dargestellt, das die Primärwicklung 4A der Zünd­ spule 4 über einen ersten Signalanschluß 10A der Zündungs- Schaltungseinheit 10 mit dem Kollektor des Leistungs- Transistors 3 in der Zündungs-Schaltungseinheit 10 verbindet, sowie Kabel 16 und 17, die den Zündsignal-Generator 1 mit der Zündschaltung 2 verbinden. Fig. 3 zeigt eine typische herkömmliche Schaltung, die der Zündschaltung 2 nach Fig. 1 entspricht. Der Schaltungsaufbau dieser herkömmlichen Zündschaltung 2 wird weiter unten im einzelnen beschrieben.

Wie oben erwähnt, dienen die Kabel 15 bis 17 dazu, den Zündsignal-Generator 1, die Zündspule 4 und die Zün­ dungs-Schaltungseinheit 10 miteinander zu verbinden. In der Praxis werden dabei einige (nicht im einzelnen gezeigte) Verbindungsstücke bzw. Kabelklemmen verwendet, so daß die Kabel 15 bis 17 zu einem Kabelbaum gebündelt verlegt wer­ den. Als Folge davon liegen die Kabel 15 bis 17 unmittel­ bar nebeneinander, woraus sich elektrische Beeinflussungen und Störungen ergeben. Um eine exakte Zündung an der Zünd­ kerze zu erzielen, wird daher insbesondere für die Kabel 16 und 17, die den Zündsignal-Generator 1 und die Zündungs- Schaltungseinheit 10 verbinden, jeweils ein abgeschirmtes Kabel verwendet, um eine elektromagnetische Induktion von Zündungsrauschen vom Kabel 15 zu unterdrücken, das als eine Primärsignal-Leitung der Zündspule 4 dient. Meist wird auch für das Kabel 15 ein abgeschirmtes Kabel ver­ wendet, um das Zündungsrauschen direkt zu unterdrücken.

In der Praxis gibt es jedoch weiterhin einige nicht­ abgeschirmte Bereiche aufgrund von Verbindungen, die in den Kabeln 15 bis 17 vorgesehen sind (nicht im einzelnen gezeigt). Darüber hinaus ist es praktisch unmöglich, die Körper der Kabelklemmen oder Verbindungsstücke sowie die Drahtenden der in diese eingelegten Kabel abzuschirmen. Daher wird in einem Aufbau, in dem die Zündungs-Schaltungs­ einheit 10 getrennt von dem Zündsignal-Generator 1 ange­ ordnet ist, ein sich ergebendes Zündungsrauschen den der Zündungs-Schaltungseinheit 10 zugeführten Zündsignalen über­ lagert. Je länger die nicht-abgeschirmten Bereiche der Kabel 15 bis 17 werden, desto stärker steigt das Zündungs­ rauschen an. Der Abschirmeffekt ist darüber hinaus auch von der Kupplungsfähigkeit des in jedem Verbindungsstück verwendeten abgeschirmten Drahtes abhängig.

Es erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung des durch die Zündung hervorgerufenen Zündungsrauschens und der daraus resultierenden Fehlzündungen. Im internen Schal­ tungsaufbau der in Fig. 3 gezeigten Zündschaltung 2 sind folgende Elemente vorgesehen. Ein Spannungs-Komparator 21, eine erste Referenz-Leistungsquelle 22 zum Anlegen einer ersten Referenzspannung an einen Eingangsanschluß 21A des Spannungs-Komparators 21, eine zweite Referenz-Leistungs­ quelle 23, die mit einem Referenzspannungs-Anschluß 1A des Zündsignal-Generators 1 verbunden ist und dazu dient, eine zweite Referenzspannung daran anzulegen, sowie eine Diode 24, die zwischen einen zweiten Eingangsanschluß 21B des Spannungs-Komparators 21 und Masse bzw. Erde geschaltet ist. Die Diode 24 ist so geschaltet, daß darin ein Durch­ laßstrom fließt, wenn die Eingangsspannung für den zweiten Eingangsanschluß 21B des Spannungs-Komparators 21 negativ wird. Der Zündsignal-Ausgangsanschluß 1B des Zündsignal- Generators 1 und der zweite Eingangsanschluß 21B des Spannungs-Komparators 21 sind miteinander verbunden. Die von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 angelegte zweite Referenzspannung wird dem Spannungs-Komparator 21 über einen Signalpfad zugeführt, der aus dem oben genannten Referenzanschluß 2A der Zündschaltung 2, dem Kabel 17, dem Referenzspannungs-Anschluß 1A des Zündsignal-Generators 1, dem Zündsignal-Generator 1, dem Ausgangsanschluß 1B des Zündsignal-Generators 1, dem Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 und dem zweiten Eingangsanschluß 21B des Spannungs-Komparators 21 aufgebaut ist. Die zweite Referenz­ spannung wird dann mit der ersten Referenzspannung, die man von der ersten Referenz-Leistungsquelle 22 erhält, verglichen, so daß ein Basis- oder Niederspannungs-Zünd­ impuls erzeugt wird. Der so erhaltene Basis-Zündimpuls wird als ein Basissignal dem Leistungs-Transistor 3 über eine Arbeitsverhältnis-Steuereinheit (nicht im einzelnen gezeigt) zugeführt, die entsprechend den Antriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die Arbeitsverhältnis-Steuerung durchführt.

Fig. 4 zeigt die detaillierten Wellenformen von Signalen, die man in den einzelnen Schaltungen von Fig. 3 zum Zeitpunkt der Erzeugung der Zündspannung (Fig. 2D) durch Unterbrechung des Spulenstroms (Fig. 2C) erhält, der in der Zündspule 4 fließt. Fig. 4A zeigt die Basis- Spannung des Leistungs-Transistors 3, Fig. 4B einen Ar­ beitsmodus des Leistungs-Transistors 3, Fig. 4C die Kollektor-Spannung des Leistungs-Transistors 3 und Fig. 4D die Eingangsspannung am Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2. Dieses Wellenform-Diagramm verdeutlicht grob die Phänomene in einem Maßstab von 10 Mikrosekunden. Der Referenzspannungs-Anschluß 1A des Zündsignal-Generators 1 wird mit der zweiten Referenzspannung von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 versorgt, und das erzeugte Zündsignal (Fig. 2A) wird dieser zweiten Referenzspannung überlagert. Das Zündsignal nach Fig. 2A wird dem zweiten Eingangsanschluß 21B des Spannungs-Komparators 21 über den Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 zuge­ führt und dann mit der an den ersten Eingangsanschluß 21A angelegten ersten Referenzspannung verglichen, wobei das Vergleichssignal in den oben genannten Basis-Zündimpuls um­ geformt wird. Anschließend wird der Zündimpuls durch die Arbeitsverhältnis- bzw. Duty-Ratio-Steuereinheit gesteuert und dann der Basis des Leistungs-Transistors 3 zugeführt, um den Transistor 3 zu schalten, wodurch eine Erregung der Zündspule 4 erfolgt. Im einzelnen wird im Fall einer nor­ malen Zündung die Basis-Spannung des Leistungs-Transistors 3 zu einem Zeitpunkt t10 in Fig. 4A vom hohen Pegel H auf den niedrigen Pegel L invertiert, so daß der Leistungs- Transistor 3 zum folgenden Zeitpunkt t11 ausgeschaltet wird, wie in Fig. 4B gezeigt (die Zeitspanne zwischen t10 und t11 entspricht einer Verzögerung im Betrieb des Leistungs- Transistors 3). Folglich wird die Kollektor-Spannung des Leistungs-Transistors 3 während des Zeitintervalls von t11 bis t13 auf den hohen Pegel H geschaltet, um eine gepulste Spannung zu erzeugen. Die an der Sekundärwicklung 4B der Zündspule 4 erzeugte Zündspannung wird durch eine derartige gepulste Spannung nach einem Zeitpunkt t13 auch an der Primärwicklung 4A der Zündspule 4 induziert, die als ein Transformator dient, und die damit induzierte Kollektor- Spannung erscheint mit einer halben Sinus-Welle, wie in Fig. 4C gezeigt. Das Phänomen, daß die induzierte Spannung mit einer solchen Wellenform, die auf der Zündspannung basiert, an der Primärwicklung 4A der Zündspule erscheint, tritt auf, wenn ein (nicht gezeigter) Entladungsspalt der mit der Sekundärwicklung 4B der Zündspule 4 verbundenen Zündkerze eine unendliche Länge hat. Unter der Annahme, daß die Kabel 15 und 16 so geführt sind, daß hinreichend Raum zwischen ihnen verbleibt, ist die Eingangsspannung zum Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 vollkommen frei von einer Stör-Induktion der Kollektor- Spannung des Leistungs-Transistors 3, wie in Fig. 4D mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, so daß die sich ergebende Wellenform nicht negativ durch Induktion selbst des Kollektor-Spannungsimpulses beeinflußt wird, der wäh­ rend des Zeitintervalls von t11 bis t13 erzeugt wird, während dem die Spannungs-Veränderungsrate hoch ist.

Sind dagegen die Kabel 15 und 16 so geführt, daß sie unmittelbar nebeneinander liegen, erscheint an dem Zünd­ signal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 aufgrund von Induktion von dem einen Kabel 15 zu dem anderen Kabel 16 ein Kollektor-Spannungsimpuls (t11-t13) des Leistungs- Transistors 3. Da ein solcher Kollektor-Spannungsimpuls eine hohe Spannungs-Veränderungsrate hat, verursacht er eine größere induktive Wirkung als die auf den Zeitpunkt t13 folgende Wellenform der Kollektor-Spannung, wodurch ein schädliches Zündungsrauschen in der Zündungsschaltung 2 hervorgerufen wird (wie in Fig. 4D mit einer gestrichel­ ten Linie dargestellt). Das Zündungsrauschen nimmt auf­ grund von Induktion zu, wenn der Abstand zwischen den Kabeln 15 und 16 kleiner wird, oder ihre gegenseitige Nähe über eine längere Strecke beibehalten wird. Zusätzlich zu obigen Effekten ist derartiges Zündungsrauschen auch von dem Kupplungsvermögen eines jeden Kabels innerhalb der Verbindungsstücke abhängig.

Wenn das so induzierte Zündungsrauschen die Arbeits­ spannung Vr des Spannungs-Komparators 21 zum Zeitpunkt der Erzeugung der Zündspannung übersteigt, erzeugt der Spannungs- Komparator 21 einen zusätzlichen Impuls (in Fig. 4A ge­ strichelt dargestellt) zum Zeitpunkt t12. Ein solcher zusätzlicher Impuls schaltet unnötigerweise erneut den Leistungs-Transistor 3 ein, der zum Zeitpunkt t11 abge­ schaltet wurde (wie in Fig. 4B gestrichelt dargestellt), wodurch die Zündspule 4 unnötigerweise erregt wird. Die Zeitspanne zwischen t11 und t12 entspricht der Ansprech­ verzögerung der Schaltungen neben dem Leistungs-Transistor 3. Da der in dem Zeitintervall t11 bis t13 erzeugte Kollek­ tor-Spannungsimpuls (Fig. 4C) eine kurze Dauer von etwa 10 Mikrosekunden hat, ist auch das am Zündsignal-Eingangs­ anschluß 2B der Zündschaltung 2 auftretende Zündungsrauschen (in Fig. 4D gestrichelt dargestellt) nur etwa 10 Mikro­ sekunden lang. Die zum Zeitpunkt t12 beginnende zusätzliche Einschaltzeit des Leistungs-Transistors 3 ist daher etwa 10 Mikrosekunden lang, so daß nach dem Verstreichen von einigen 10 Mikrosekunden ausgehend vom Zeitpunkt t12 der vorherige Aus-Zustand wieder angenommen wird. Selbst zum Zeitpunkt t15 (der dem normalen Aus-Zeitpunkt des Transistors 3 entspricht) erscheint jedoch in der Kollektor-Spannung des Transistors 3 ein gepulster Spannungsanteil ähnlich dem zum Zeitpunkt t11, wodurch das Phänomen der Erzeugung sol­ cher gepulster Spannungen während des Zeitintervalls von t11 bis t13 nacheinander wiederholt wird. Da die Wieder­ holungs-Charakteristik in Abhängigkeit vom Grad der elektri­ schen Störung zwischen den Kabeln 15 und 16 sowie von den Eigenschaften des Zündsystems 11 unterschiedlich ist, sind Wiederholungszyklus und -frequenz nicht fest. Die Fehl­ zündung aufgrund der gegenseitigen Beeinflussungen zwischen den Kabeln 15 und 16 tritt wahrscheinlicher bezüglich des Kabels 16 auf der einen Seite als bezüglich des Kabels 17 auf der anderen Seite auf, da das Kabel 17 näher an der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 ist und eine niedrigere Impedanz verglichen mit der des Kabels 16 hat. Die Arbeits­ spannung Vr bestimmt sich grundsätzlich aus der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung der ersten bzw. zweiten Referenz-Leistungsquelle 22 und 23. Da die Arbeitsspannung Vr durch die Quellenspannungen und die Zündsignal-Periode gesteuert wird, tritt das Problem des Zündungsrauschens auf. Dementsprechend wird die Arbeits­ spannung Vr so festgesetzt, daß sie zum Zeitpunkt der Erzeugung der Zündspannung hoch wird. In der elektronischen Zündungsschaltung nach Fig. 3, in der die Arbeitsspannung Vr höchstens einige Volt beträgt, besteht jedoch ein Nach­ teil darin, daß, abhängig vom Kupplungsvermögen der Kabel, das Zündungsrauschen fast das Doppelte des in Fig. 4D gezeigten Wertes erreicht, so daß eine befriedigende Anti- Rausch-Charakteristik nicht erreichbar ist.

Um obiges Problem zu lösen, wurde ein weiteres Zünd­ system vorgeschlagen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser Schaltung ist ein Widerstand 25 zwischen den positiven Anschluß einer zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 und den Referenzspannungs-Anschluß 2A einer Zündschaltung 2 ge­ schaltet, eine Rückkoppel-Schaltung 31, die eine Serien­ schaltung eines Widerstands 32 und eines Kondensators 33 enthält, ist zwischen den Referenzspannungs-Anschluß 2A der Zündschaltung 2 und einen Impuls-Generator 36 geschal­ tet. Der Impuls-Generator 36 ist vorgesehen, um in Antwort auf das Vergleichssignal des Spannungs-Komparators 21 Zünd­ impulse zu erzeugen, um den Leistungs-Transistor 3 optimal anzusteuern. Im einzelnen gibt der Impuls-Generator 36 einen ersten Zündimpuls, um den Leistungs-Transistor 3 an­ zusteuern, sowie einen zweiten Zündimpuls, der dazu eine In-Phase-Beziehung hat, an die Rückkoppel-Schaltung 31 ab. Eine solche Einzel-Erzeugung der Zündimpulse basiert auf der Tatsache, daß der erste Zündimpuls für die Ansteuerung des Leistungs-Transistors 3 durch den Betrieb des Transistors 3 beeinflußt wird, und seine Wellenform und Spannung dadurch verändert werden. Da die Rückkopplung ohne jeg­ lichen schädlichen Einfluß von derartigen Veränderungen erfolgen muß, wird der erste Zündimpuls für die Ansteuerung des Transistors 3 nicht an die Rückkoppel-Schaltung 31 angelegt.

Nur in obiger Schaltungskonfiguration besteht der Unter­ schied zum erstgenannten Zündsystem nach Fig. 3, während die übrigen Schaltungen exakt denen im System nach Fig. 3 entsprechen. Auf ihre Erläuterung wird daher hier verzich­ tet.

Fig. 6 zeigt die Betriebs-Wellenformen der Signale, die man in den einzelnen Schaltungen nach Fig. 5 erhält, wobei Fig. 6A die Basis-Spannung des Leistungs-Transistors 3, Fig. 6B seinen Arbeitsmodus, Fig. 6C seine Kollektor- Spannung, Fig. 6D ein Rückkoppel-Signal und Fig. 6E eine Eingangsspannung am Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 zeigt. Die Basis-Spannung des Leistungs­ transistors 3 wird zu einem Zeitpuntk t20 vom hohen Pegel (H) auf den niedrigen Pegel (L) invertiert, und anschließend wird der Leistungstransistor 3, nachdem ein bestimmtes Zeit­ intervall verstrichen ist (t20 bis t21), zu einem Zeitpunkt t21 von seinem Ein-Zustand auf seinen Aus-Zustand geschal­ tet. Gleichzeitig mit dem Invertieren der Basis=Spannung des Leistungs-Transistors 3 vom H-Pegel auf den L-Pegel erzeugt die Impuls-Schaltung 36 ihr Ausgangssignal, indem sie das Rückkoppel-Signal (Fig. 6D) vom H-Pegel auf den L-Pegel invertiert. Die Rückkoppel-Schaltung 31 erzeugt in Antwort auf das Rückkoppel-Signal von der Schaltung 36 eine Differenz-Spannung V_FB und überlagert die rückge­ koppelte Differenz-Spannung V_FB der Ausgabe der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23, wodurch die von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 erhaltene Referenzspannung um einen der Differenz-Spannung V_FB entsprechenden Wert erniedrigt wird. Als Folge davon wird auch die Spannung am Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündschaltung 2 ent­ sprechend erniedrigt, da der niedrige Anteil der Differenz- Spannung V_FB als eine negative Komponente für die zweite Referenzspannung dient. Nach dem Zeitpunkt t20 nähert sich die Differenz-Spannung V_FB von der Rückkoppel-Schaltung 31 allmählich der hohen Komponente in Übereinstimmung mit ihrer Differenziercharakteristik. Zum Zeitpunkt t21 tritt eine pulsierende Kollektor-Spannung des Leistungs-Transistors 3 auf, die in der Eingangsspannung am Zündsignal-Eingangs­ anschluß 2B der Zündschaltung 2 ein Zündungsrauschen wird. Die Differenz-Spannung V_FR von der Rückkoppel-Schaltung 31 hat einen hinreichend niedrigen Wert selbst während des Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t21 und t22, in dem das Zündungsrauschen generiert wird. Als Folge davon übersteigt der Spitzenwert des Zündungsrauschens nie die Arbeitsspannung Vr des Spannungs-Komparators 21, und daher wird, anders als im oben beschriebenen ersten Beispiel nach dem Stand der Technik zum Zeitpunkt t12 (Fig. 4B), durch das Zündungsrauschen keine fehlerhafte Inversion des Leistungs-Transistors 3 auf seinen Ein-Zustand bewirkt.

In dem zweiten herkömmlichen Zündsystem nach Fig. 5 kann damit das Zündungsrauschen im wesentlichen durch die Rückkoppel-Spannung von der Rückkoppel-Schaltung 31 mit einem einfachen Aufbau "maskiert" bzw. überdeckt werden. Der von der Impuls-Schaltung 36 abgenommene Zündimpuls wird jedoch auch in seinem ansteigenden Anteil (in Fig. 6 nicht gezeigt) vom L-Pegel auf den H-Pegel in die Rückkoppel- Schaltung 31 eingegeben und dann der zweiten Referenz­ spannung der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 überlagert. Diese Erscheinung tritt während der Erregung der Zündspule 4 auf und hat einen schädlichen Einfluß auf die Erregungs­ charakteristik (d.h. Arbeitsverhältnis-Charakteristik) der Zündspule 4. Daher besteht bei dem zweiten herkömmlichen Zündsystem nach Fig. 5 der andere Nachteil, daß alleine die Durchführung der Rückkopplung, nur um das Zündungs­ rauschen zu verhindern, nicht hinreichend ist.

Obwohl es mit dem zuletzt beschriebenen herkömmlichen Zündsystem, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, praktisch möglich ist, das oben angesprochene Problem des Zündungs­ rauschens zu lösen, das durch die Hochspannungs-Zündimpulse auf den Drähten der Kabel 15 bis 17 induziert wird, ergibt sich damit ein anderes Problem. Der weitere Nachteil liegt darin, daß die Arbeitsverhältnis-Charakteristik der Zündspule verschlechtert wird.

Im folgenden wird eine solche Verschlechterung der Arbeitsverhältnis-Charakteristik unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung in Fig. 7 erläutert. Im Graph nach Fig. 7 ist das Arbeitsverhältnis auf der Ordinate und die Drehung auf der Abszisse aufgetragen.

In Fig. 7, die die Arbeitsverhältnis-Charakteristik der Zündspule 4 zeigt, gibt eine durchgezogene Linie die Grundcharakteristik an (d.h. die Soll-Charakteristik des Arbeitsverhältnisses, die man ohne die Rückkoppel-Schaltung 31 erhält). Ist die Rückkoppel-Schaltung 31 vorgesehen, nimmt der Betrag der Rückkopplung zu, und das Arbeits­ verhältnis hat einen größeren Wert, wie mit einer gestrich­ elten Linie dargestellt, so daß die Zündspule 4 übererregt wird, was zu einem übermäßigen Stromverbrauch in der Spule 4 oder zu ihrem thermischen Durchbruch führt.

Wie aus obiger Beschreibung deutlich wird, zeigt das zweite herkömmliche Zündsystem nach Fig. 5 den vorteil­ haften Effekt, daß eine Fehlzündung verhindert wird, wenn das dem Zündsignal überlagerte Zündungsrauschen relativ klein ist. Es ist jedoch ein großer Rückkoppel-Betrag er­ forderlich, um einen normalen Betrieb beizubehalten, falls ein hohes Zündungsrauschen auftritt. Im zuletzt beschrie­ benen Fall, in dem die unnötige Erregung der Zündspule er­ folgt, werden ein zusätzlicher Stromverbrauch und eine Hitzeerzeugung in der Zündspule hervorgerufen, was letztlich zum Problem ihres thermischen Durchbruchs führt.

Eine Zündschaltung, die nach dem in Fig. 5 dargestellten Prinzip arbeitet, ist in DE-A-24 49 948 offenbart. Bei dieser Schaltung befindet sich im Gegenkopplungszweig eines Verstärkers für das Zündsignal ein differenzierendes R/C-Glied, das dem Verstärker bei niedrigen Frequenzen insgesamt ein integrierendes Verhalten gibt. Auch diese Schaltung weist die Nachteile der Schaltung der Fig. 5 auf. Insbesondere ist eine Unterdrückung von Störimpulsen im Zeitintervall zwischen t21 und t22 (siehe Fig. 6E) nicht möglich. In dem Augenblick, in dem positive Impulse zurückgekoppelt werden, ist die bekannte Schaltung für Störsignale sogar besonders anfällig. Außerdem wird durch die Rückkopplung der positiven Impulse die ideale Signalform des Zündsignal-Gebers bzw. -Generators 1, die beispielsweise in Fig. 2A abgebildet ist, gestört. Diese Signalform ist für die Erzeugung des optimalen Arbeitsverhältnisses der Zündspule wichtig.

Eine weitere Zündschaltung ist in DE-A-29 22 518 angegeben. Diese Schaltung arbeitet ebenfalls mit einer Rückkopplung zur Unterdrückung von Störimpulsen. Sie ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß lediglich diejenigen Störimpulse unterdrückt werden können, die aufgrund es Spannungsanstiegs im Sekundärkreis der Zündspule und nach Auftreten des Zündfunkens entstehen. Störimpulse aufgrund einer Selbstinduktion im Primärkreis der Zündspule werden nicht unterdrückt.

Die Druckschrift EP-A-0 186 289 beschreibt eine positive Rückkopplung mit einer Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator, die bei normalen Umdrehungszahlen des Motors keine Auswirkungen hat und nur beim Anlassen eine Verstärkung des Zündsignals bewirkt.

Schließlich ist in DE-A-21 37 204 eine Schaltung beschrieben, bei der die durch mehrfaches kurzes Öffnen und Schießen des Unterbrecherkontakts (Schalterprellen) verursachten Störungen unterbunden werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zündvorrichtung zu schaffen, bei der einerseits eine optimale Unterdrückung aller Störsignale möglich ist und andererseits stets ein optimales Arbeitsverhältnis für die Zündspule eingestellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Zur Verdeutlichung der zugrundeliegenden Aufgabe und der Lösungsmerkmale der Erfindung werden bevorzugte Aus­ führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines herkömmlichen elektronischen Zündsystems;

Fig. 2 Wellenformen der Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren herkömmlichen elektronischen Zündsystems;

Fig. 4 Wellenformen der Schaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren herkömmlichen elektronischen Zündsystems;

Fig. 6 Wellenformen der Schaltung nach Fig. 5;

Fig. 7 eine grafische Darstellung des Arbeitsverhältnisses;

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm der Grundform eines erfindungsgemäßen elektronischen Zündsystems;

Fig. 9 ein Schaltbild eines elektronischen Zündsystems nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Rückkoppel-Schaltung;

Fig. 10 Wellenformen der Schaltung nach Fig. 9;

Fig. 11 eine Differential-Schaltung nach Fig. 9;

Fig. 12 Wellenformen von Zündimpulsen und Differential- Signalen der Differential-Schaltung nach Fig. 11;

Fig. 13 ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung des Gleichstrom-Effekts der in Fig. 9 gezeigten Rück­ koppel-Schaltung;

Fig. 14 ein schematisches Schaltbild eines elektronischen Zündsystems nach einem zweiten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel; und

Fig. 15 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Arbeitsverhältnis und der Drehung im erfindungs­ gemäßen Zündsystem.

Vor der Beschreibung verschiedener Typen erfindungs­ gemäßer elektronischer Zündvorrichtungen soll im folgenden zuerst die Grundidee der Erfindung zusammengefaßt werden.

In Fig. 8 ist ein grundlegendes Schaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Zündvorrichtung 100 ge­ zeigt.

Schaltungselemente, die denen im oben beschriebenen Zündsystem nach Fig. 5 entsprechen oder ähnlich sind, sind in den folgenden Zeichnungen mit denselben Bezugs­ ziffern bezeichnet. Auf eine detallierte Beschreibung dieser Bauelemente wird verzichtet.

In dem in Fig. 8 gezeigten bevorzugten Ausführungs­ beispiel und in den anschließenden Zeichnungen wird ange­ nommen, daß erste bis dritte Kabel 15 bis 17 nahe beeinan­ der geführt sind, so daß durch in den Kabeln 15 bis 17 vorgesehene (nicht im einzelnen gezeigte) Verbindungs­ stücke gegenseitige elektromagnetische Beeinflussungen und eine Induktion von Hochspannungs-Zündungsrauschen ver­ ursacht werden.

In der Grundschaltung nach Fig. 8 ist ein Impuls- Generator 36 vorgesehen, der in Antwort auf ein von einem Spannungs-Komparator 21 einer Zündschaltung 20 abgeleitetes Ausgangsvergleichssignal erste und zweite Zündimpulse er­ zeugt.

Der von dem Impuls-Generator 36 erhaltene zweite Zünd­ impuls wird einem Abdecksignal-Generator 40 zugeführt, der wiederum ein Signal zum Maskieren oder Überdecken eines Zündungsrauschens generiert, ein sogenanntes "Abdecksignal". Dieses Abdecksignal wird einer Verbindung zwischen einem Zündsignal-Eingangsanschluß 2B einer Zündungs-Schaltungs­ einheit 50 und der Kathode einer Diode 24 zugeführt. Dieser Verbindungspunkt bzw. Schaltungsknoten ist auch mit dem anderen Eingangsanschluß 21B des Komparators 21 verbunden, während eine erste Referenz-Spannungsquelle oder Leistungs­ versorgung 22 mit dem ersten Eingangsanschluß 21A des Komparators 21 verbunden ist. Ein positiver Anschluß einer zweiten Referenz-Spannungsquelle oder Leistungsversorgung 23 ist direkt mit einem Zündsignal-Generator 1 über einen Referenzspannungs-Anschluß 2A der Zündschaltung 20 und das zweite Kabel 17 verbunden. Da die übrige Schaltungskonfi­ guration der des oben beschriebenen Zündsystems nach Fig. 5 entspricht, wird auf eine weitere Erläuterung verzichtet.

Das elektronische Zündsystem 100 mit dem obigen Schal­ tungsaufbau arbeitet folgendermaßen:

Um jeden schädlichen Einfluß des zum Zeitpunkt der Erzeugung einer Zünd-Hochspannung von der Zündspule 4 indu­ zierten Zündungsrauschens zu überdecken, ist in die Zündungs-Schaltungseinheit 50 ein Abdecksignal-Generator 40 eingefügt, um dem Zündsignal-Eingangsanschluß 2B der Zündungs-Schaltungseinheit 50 nur während der Erzeugung der Zündspannung das Zündungsrauschen-Abdecksignal zuzu­ führen, wodurch der schädliche Einfluß des sich aus der Zündspannung ergebenden Zündungsrauschens eliminiert werden kann, um letztlich eine Fehlzündung des Zündsystems 100 zu vermeiden. Da dieses Abdecksignal dem Komparator 2 nur während der Erzeugung der Zündspannung und nicht während der Erregung der Zündspule 4 zugeführt wird, kann das oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik be­ schriebene Problem der Erzeugung unerwünschter Hitze in der Zündspule 4 vermieden werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird ein elektronisches Zündsystem 200 nach einem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel beschrieben.

Dieses elektronische Zündsystem 200 hat als Abdeck­ signal-Generator 40 eine Rückkoppel-Schaltung 41, die aus einer Differential-Schaltung 45 und einer Diode 42 aufge­ baut ist, die eine positive Impulskomponente abschneidet (im folgenden als "Clipping-Diode" bezeichnet). Die Differential-Schaltung 45 ist aus einem Widerstand 43 und einem Kondensator 44 aufgebaut.

Fig. 10 zeigt die Betriebs-Wellenformen von verschie­ denen Signalen, die man in den Schaltungen des ersten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels erhält. Fig. 10A zeigt die Basis-Spannung eines Leistungs-Transistors 3, Fig. 10B den Arbeitsmodus dieses Transistors, Fig. 10C seine Kollektor-Spannung, Fig. 10D eine Zündspannung an einem Zündsignal-Eingangsanschluß 2B einer Zündschaltung 2, Fig. 10E ein Abdecksignal, dessen positive Komponente abgeschnitten wurde, Fig. 10F den Zündspulenstrom, und Fig. 10G eine Zünd-Hochspannung zu einer Zündkerze. Der Spannungs-Komparator 21 erzeugt einen Zündimpuls, der die in Fig. 7 mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Grundcharakteristik hat. Ein solcher Basis-Zündimpuls wird dann in den Impuls-Generator 36 eingegeben, um in einen Zündimpuls umgeformt zu werden, der so ausgelegt ist, daß er die Zündspule 4 mit der optimalen Strom­ charakteristik (Erregungsstrom) versorgt. Der so umgeformte erste Zündimpuls wird dazu verwendet, den Leistungs- Transistor 3 zu schalten, während der zweite Zündimpuls der Rückkoppel-Schaltung 41 zugeführt wird, wie weiter unten im einzelnen beschrieben. Die Zündspule 4 wird durch das Schalten (im wesentlichen Ein-Modus-Dauer) des Leistungs-Transistors 3 zusammenwirkend mit einer weiteren Leistungsversorgung erregt, und bei jeder Unterbrechung eines derartigen Spulen-Erregungsstroms in der Zündspule 4 wird eine Zünd-Hochspannung induziert (vgl. Fig. 10G). In der Zwischenzeit wird der zweite Zündimpuls vom Impuls- Generator 36 in die Rückkoppel-Schaltung 41 eingegeben. Es ist anzumerken, daß das der Basis des Leistungs- Transistors 3 zugeführte erste Zünd-Impulssignal nicht direkt an diese Rückkoppel-Schaltung 41 geliefert wird. Das heißt, der der Rückkoppel-Schaltung 41 zugeführte zweite Zündimpuls ist elektrisch von dem der Basis des Transistors 3 zugeführten ersten Zünd-Impulssignal iso­ liert. Das erfolgt, da die Wellenform des ersten Zünd­ impulses (d.h. ansteigende und abfallende Flanken oder seine Spannung) durch die Schaltoperationen des Leistungs- Transistors 3 verändert wird, was wiederum einen negati­ ven Einfluß auf die Rückkoppelschaltung 41 ausübt.

Unter Bezugnahme auf die in Fig. 11 gezeigte Differen­ tial-Schaltung 45 wird im folgenden die Grundcharakteristik der Rückkoppelschaltung 41 beschrieben. Der vom Impuls- Generator 36 erhaltene zweite Zündimpuls wird auf den Eingangsanschluß des Kondensators 41 gegeben, und die Spannung über dem Widerstand 43 wird als ein Rückkoppel­ signal, d.h. als ein Differential-Signal, ausgegeben.

Fig. 12 zeigt die Betriebs-Wellenformen von Signalen in der Differential-Schaltung nach Fig. 11, wobei in Fig. 12A ein zugeführtes Eingangssignal bzw. der vom Impuls-Generator 36 erhaltene zweite Zündimpuls und in Fig. 12B das Differential-Signal dargestellt ist, das das Ausgangssignal der Differential-Schaltung 45 ist. Der zweite Zündimpuls vom Impuls-Generator 36 hat einen H-Pegel oder einen L-Pegel, die einem EIN-Zustand oder einem AUS-Zustand des Leistungstransistors 3 entsprechen. Die Zeitpunkte t30 und t32 in Fig. 12 entsprechen dem Be­ ginn der Erregung der Zündspule 4, während die Zeitpunkte t31 und t32 jeweils ihrem Ende entsprechen. Da der Konden­ sator 44 durch einen derartigen Zündimpuls über den Wider­ stand 43 geladen und entladen wird, nimmt das Ausgangs­ signal eine Differentialwellenform an. Das so erhaltene Differentialsignal wird über die die positive Komponente abschneidende Clipping-Diode 42 dem Zündsignal-Eingangs­ anschluß 2B der Zündschaltung 2 zugeführt, so daß das resultierende Eingangssignal zum Anschluß 2B zu einem Zeit­ punkt t40 auf eine vorgegebene negative Spannung (V_F) beschnitten ist, wie in den Fig. 10D und 10E gezeigt. Dieser Betrieb erfolgt in der Bedingung, daß durch das Differential-Signal nach Fig. 12B ein Durchlaß-Strom ver­ anlaßt wird, in eine Diode 24 der Zündschaltung 20 zu fließen, und daß ein Beschneiden auf eine Durchlaß-Spannung (negative Spannung) V_F erfolgt. Der durch die Diode 24 der Zündschaltung 20 fließende Durchlaß-Strom wird mit dem Ablauf der Zeit in der Abfolge der Zeitpunkt t40- t41-t42 entsprechend der Differentiations-Charakteristik des Differential-Rückkoppelsignals allmählich verringert. Gleichzeitig erfolgt eine Verringerung der Durchlaß-Spannung, d.h. sie erreicht allmählich Null Volt (vgl. Fig. 10E). Wie aus Fig. 10E ersichtlich, fließt selbst zum Zeitpunkt t41, zu dem das Zündungsrauschen erzeugt wird, ein hin­ reichender Durchlaß-Strom in der Diode 24, so daß die Anoden-Spannung der Diode 24 im wesentlichen gleich der Spannung zum Zeitpunkt t40 ist. Daraus folgt, daß durch geeignete Wahl der Kapazität des Kondensators 44 selbst zum Zeitpunkt t41 ein vollständig "beschnittener" Zustand beibehalten wird. Das bedeutet, daß die beschnittene Signalspannung gleich dem Potential zum Zeitpunkt t40 gemacht werden kann. Als Folge davon wird das in den Spannungs-Komparator 21 zum Zeitpunkt t41 eingegebene resultierende Zündsignal auf einem hinreichend niedrigen Potential gehalten, ohne daß irgendeine fehlerhafte Ver­ gleichs-Erfassung verursacht wird, so daß durch das Zün­ dungsrauschen kein Fehlzündungs-Betrieb bewirkt wird. Das resultierende Zündsignal entspricht dem Signal nach Fig. 10D, das man durch Überlagerung des vom Zündsignal-Generator 1 erzeugten Zündsignals mit dem Differential-Signal, dessen positive Komponente beschnitten ist, oder dem Rückkoppel­ signal (d.h. Abdecksignal) der Rückkoppel-Schaltung 41 erhält.

Wie oben im einzelnen beschrieben, besteht das Merkmal des Systems darin, daß durch das Zusammenwirken der Clipping-Diode 42 für die positive Komponente und der Differential-Schaltung 45 der Rückkoppel-Schaltung 41 sowie der mit dem zweiten Eingangsanschluß 21B des Kompa­ rators 21 verbundenen Diode 24 der Zündschaltung 20 Fehl­ zündungen sowie eine Verschlechterung des Arbeitsverhält­ nisses des Zündsystems 200 verhindert werden, die sonst aufgrund des Zündungsrauschens auftreten.

In die Rückkoppel-Schaltung 41 ist die Diode 42 einge­ fügt. An diese Diode 42 wird eine Rückwärts- bzw. Sperr- Spannung angelegt, wenn die Wellenform des Differential- Signals eine positive Komponente hat, wodurch die Rück­ koppel-Schaltung 41 elektrisch von der Zündschaltung 20 getrennt wird. Folglich wird die positive Rückkoppel- Signalkomponente beschnitten, wodurch sich letztlich die vollständige Elimination des unerwünschten Anstiegs im Erregungsstrom zur Zündspule 4 ergibt.

Das bedeutet, daß die positive Differential-Signalkompo­ nente durch die Diode 42 beschnitten wird, um ein Abdeck­ signal zu erhalten, d.h. ein Rückkoppel-Signal, durch das daneben die Erregungs-Charakteristik der Zündspule 4 ver­ bessert wird.

Entsprechend diesem oben beschriebenen Ausführungs­ beispiel wird durch die Diode 42 nur die positive Signal­ komponente aus dem Differential-Signal von der Differential- Schaltung 45 beschnitten, und das sich ergebende Abdeck­ signal wird dem Zündsignal vom Zündsignal-Generator 1 über­ lagert, so daß der Durchschnittswert des dem Zünd-Impuls­ signal überlagerten Abdecksignals oder Rückkoppel-Signals, der dem zweiten Eingangsanschluß 21B des Komparators 21 zugeführt wird, niedriger als der Durchschnittswert des Abdecksignals wird, das sowohl die positiven als auch die negativen Signalkomponenten enthält. Es wird daher möglich, die Arbeitsverhältnis-Charakteristik insbesondere in einem Bereich niedriger Umdrehungsgeschwindigkeiten zu verbessern.

Die Rückkoppel-Schaltung 41 ist so ausgebildet, daß sie als das Rückkoppel-Signal das Differential-Signal bildet, indem sie die Charakteristik des Kondensators 44, das Durch­ lassen der Wechselstrom-Komponente, ausnutzt. Die Rück­ koppel-Schaltung 41 wirkt daher wechselstrommäßig auf die Zündschaltung 2, um den schädlichen Einfluß des Zündungsrauschens zu beseitigen.

Im folgenden werden die Gleichstrom-Wirkungen der Rückkoppel-Schaltung 41 auf die Zündschaltung 20 beschrie­ ben. Fig. 13 zeigt ein Teil-Schaltbild des in Fig. 9 dargestellten Zündsystems, das nur die Diode 42 und den Widerstand 43 der Rückkoppel-Schaltung 41 enthält, die gleichstrommäßig auf die Zündschaltung 20 wirken. Die von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 abgegebene zweite Referenzspannung wird an den Spannungs-Komparator 21 über das zweite Kabel 17, den Zündsignal-Generator 1 und das dritte Kabel 16 angelegt. Da zwischen den zweiten Eingang 21B des Spannungs-Komparators 21 und Masse eine Serien­ schaltung aus der Diode 42 und dem Widerstand 43 geschal­ tet ist, wird die zweite Referenz-(Gleich)Spannung von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 durch die Summe der jeweiligen Innenwiderstände des zweiten Kabels 17, des Zündsignal-Generators 1 und des dritten Kabels 16 sowie durch die Summe der Innenwiderstände der Diode 42 und des Widerstands 43 geteilt. Folglich wird die an den Spannungs- Komparator 21 angelegte Gleichspannung verringert, so daß sie niedriger als der Wert ist, den man ohne die Diode 42 und den Widerstand 43 erhält. Wie oben beschrieben, wird der Spannungs-Komparator 21 mit der Basis-Arbeitsspannung Vr angesteuert, die gleich der Differenz-Spannung zwischen der ersten Referenzspannung von der ersten Referenz-Leistungs­ quelle 22 und der zweiten Referenzspannung von der zweiten Referenz-Leistungsquelle 23 ist, so daß die Differenz zwi­ schen den Eingangspotentialen des Spannungs-Komparators 21 um einen Wert größer wird, der der Verringerung aufgrund der Teilung der zweiten Referenzspannung durch die Kombi­ nation der Diode 42 und des Widerstands 43 entspricht. Die Erfassungsspannung Vr wird als Folge davon erhöht. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Beispiel, in dem die für den Betrieb des Spannungs-Komparators 21 erforderliche Spannung höher als Vr ist, bedeutet das, daß die tatsäch­ liche Erfassungsspannung in diesem Ausführungsbeispiel die Summe aus Vr und dem Spannungswert sein muß, der durch die Diode 42 und den Widerstand 43 hervorgerufen wird. Als Folge davon ist ein größeres Ausgangs-Zündsignal vom Zündsignal-Generator 1 erforderlich.

Um den Zündsignal-Generator 1 in die Lage zu versetzen, eine derartig hohe Zündspannung zu erzeugen, ist es not­ wendig, aufgrund des Arbeitsprinzips die Umdrehungsge­ schwindigkeit des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Die Not­ wendigkeit einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors führt jedoch letztlich zu dem Problem eines schädlichen Einflusses auf die Charakteristika des Zündsystems, insbesondere bei den wichtigen niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten. Ein solcher schädlicher Ein­ fluß ist jedoch in den bevorzugten Ausführungsbeispielen nicht so signifikant, da hier der Widerstandswert des Widerstands 43 in der Größenordnung von Megaohm oder höher liegen kann. Wenn man bedenkt, daß der Zündsignal-Genera­ tor 1 einen Innenwiderstand von etwa 1 bis 2 kΩ hat, ist der oben beschriebene schädliche Einfluß so klein, daß er vernachlässigbar ist, ohne daß sich bei der prak­ tischen Anwendung ein merklicher Unterschied bezüglich der niedrigeren Umdrehungsgeschwindigkeiten des Motors ergibt.

In anderen Worten bedeutet das, daß - selbst wenn die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Rückkoppel-Schaltung 41 zusätzlich mit der herkömmlichen Zündschaltung verbunden wird - es möglich ist, die Ver­ schlechterung der Zündsystem-Charakteristika in einem Be­ reich niedrigerer Umdrehungsgeschwindigkeiten im wesent­ lichen zu verhindern, indem der Widerstandswert des Differential-Widerstands 43 bezogen auf den Innenwider­ stand des Zündsignal-Generators 1 geeignet gewählt wird.

Der erste Abdeck- bzw. Überdeckungsmodus der Zündungs- Schaltungseinheit 60 wird im folgenden zusammengefaßt:

Zuerst wird durch die Differential-Schaltung 45 der Rückkoppel-Schaltung 41 der vom Impuls-Generator 36 zuge­ führte zweite Zündimpuls in ein Differential-Signal umge­ formt. Das Differential-Signal (präzise, das Differential­ signal mit der beschnittenen positiven Komponente) hat die Wirkung, die Überlagerung des Zündsignals zum Komparator 21 mit dem Zündungsrauschen zu verhindern. Diese Funktion wird durch eine Kombination der Diode 24 in der Zünd­ schaltung 20 und der Differential-Schaltung 45 realisiert. Das bedeutet, daß die an die Zündschaltung 20 angelegte Zündspannung zumindest während eines Zeitintervalls vom Zeitpunkt t40 bis t42 im negativen Potential (V_F) beschnitten wird. In dem herkömmlichen Zündsystem wird die der Zünd­ schaltung 2 zugeführte Zündspannung dagegen im negativen Potential nicht beschnitten. Als Folge davon wird, selbst wenn der Zündspannung irgendein Zündungsrauschen über­ lagert wird, durch dieses Zündungsrauschen der Transistor 3 nie wieder eingeschaltet, da die Zündspannung durch einen hinreichenden in der Diode 24 fließenden Durchlaß- Strom auf der negativen Potentialseite beschnitten ist.

Da durch die Diode 42 nur die positive Komponente des Differential-Signals abgeschnitten wird, ist es darüber hinaus möglich, einen Anstieg des durch die Primärwicklung 4A der Zündspule 4 fließenden Erregungsstroms zu verhindern.

Damit können nach vorliegendem Ausführungsbeispiel mittels des zusätzlichen Anschlusses der einfachen Rück­ koppelschaltung 41 an die Zündschaltung 20 die zwei oben beschriebenen Merkmale einfach realisiert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 wird im folgenden ein zweiter Abdeck-Modus einer Zündungs-Schaltungseinheit 80 beschrieben, wie sie in einem elektronischen Zündsystem 300 nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel Anwen­ dung findet.

Da der gesamte Schaltungsaufbau nach Fig. 14 im wesent­ lichen dem nach Fig. 9 entspricht, erfolgt nur eine Be­ schreibung der unterschiedlichen Merkmale.

Eine Mono-Multivibratorschaltung 48 für die Erzeugung eines Abdecksignals ist so geschaltet, daß sie den zweiten Zündimpuls vom Impuls-Generator 36 empfängt. Der Ausgang der Mono-Multivibratorschaltung 48 ist mit dem Verbindungs­ punkt des Zündsignal-Eingangsanschlusses 2B, der Kathode der Diode 24 in der Zündschaltung 20 und des zweiten Ein­ gangsanschlusses des Komparators 21 verbunden (21B).

Von der Mono-Multivibratorschaltung 48 wird ein nega­ tiver Rechteckimpuls in Antwort auf die abfallende Flanke von einem H-Pegel auf einen L-Pegel des vom Impuls-Genera­ tor erhaltenen zweiten Zündimpulses erzeugt. Die Dauer der Komponente auf negativem Pegel eines solchen Recht­ eckimpulses ist so vorgegeben, daß, wie im ersten Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 10,der negative Pegel des Rechteckimpulses zumindest während eines Zeitintervalls t41-t42, während dem das Zündungsrauschen erzeugt wird, gehalten wird. Eine solche Vorgabe der Dauer erfolgt, indem die Zeitkonstante der Mono-Multivibratorschaltung 48 geeignet gewählt wird, wie es allgemein bekannt ist.

Mittels der beschriebenen Schaltungs-Konfiguration kann das Zündungsrauschen, wie im ersten Ausführungsbeispiel, vollständig abgeschnitten werden, und es ergibt sich gleichzeitig der weitere Vorteil, daß der Anstieg des durch die Zündspule 4 fließenden Erregungsstroms verhin­ dert wird.

Entsprechend dem Prinzip der Erfindung, wie es sich aus obiger Beschreibung ergibt, ist der Schaltungsaufbau nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele be­ schränkt, und es ist eine Vielzahl von Modifikationen denk­ bar. Beispielsweise kann statt der Rückkoppel-Schaltung nach Fig. 9 oder der Mono-Multivibratorschaltung nach Fig. 14 ein Nulldurchgangs-Detektor verwendet werden. Der wesentliche Punkt liegt darin, daß eine beliebige Schal­ tung Anwendung finden kann, solange sie die Bedingungen erfüllt, die abfallende Flanke des zweiten Zündimpulses zu erfassen und ein Abdecksignal einer vorgegebenen Dauer und einer bezüglich der Störsignale eine negative Polarität aufweisenden Komponente zu erzeugen, um das Zündungsrauschen hinreichend zu be­ schneiden.

Im folgenden werden die Ergebnisse verschiedener experi­ menteller Untersuchungen dargestellt, die mit der Zündungs- Schaltungseinheit 60 des in Fig. 9 gezeigten ersten Aus­ führungsbeispiels durchgeführt wurden. Es wurde eine Zünd­ spule des Typs E-065 verwendet, und eine Versorgungsspannung von 14 Volt gewählt. Für den Widerstand 43 in der Differen­ tial-Schaltung 45 der Rückkoppel-Schaltung 41 wurde ein Wert von 3 MΩ und für den Kondensator 44 in dieser Schal­ tung ein Wert von 0,047 µF gewählt. Die Diode 42 entsprach dem Typ TOSHIBA 1S 1555, und es wurde ein Verteiler für drei Zylinder verwendet, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen etwa 300 und 3500 Upm lag. Das unter diesen Bedingungen erzielte Arbeitsverhältnis betrug etwa 14 bis 80%.

Die Ergebnisse obiger Messungen sind grafisch in Fig. 15 dargestellt. Für ein besseres Verständnis der Effekte dieses Ausführungsbeispiels sind die erhaltenen Meßergebnisse im Vergleich mit den Werten eines herkömmlichen Zündsystems dargestellt, in dem keine erfindungsgemäße Rückkoppel-Schaltung 41 Anwendung findet. Wie aus der grafischen Darstellung deutlich wird, bestätigte sich, daß das bei Verwendung der erfindungsgemäßen Rückkoppel-Schaltung 41 erzielte Arbeitsverhältnis verglichen mit dem Verhältnis in dem herkömmlichen Zündsystem ohne eine derartige Rückkoppel-Schaltung in einem weiten Bereich von niedrigen und hohen Umdrehungsgeschwin­ digkeiten im wesentlichen unverändert bleibt.

Wie oben im einzelnen beschrieben, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung die beträchtlichen Vorteile erzielen, die unten nochmals zusammengefaßt sind.

Es ist ein Signalgenerator für ein Zündungsrauschen- Abdecksignal vorgesehen, und ein von diesem erhaltenes Abdecksignal wird der kritischen Kabelseite zugeführt, d.h. der Seite des dritten Kabels 16, das den Zündsignal-Genera­ tor 1 mit der Zündschaltung 20 verbindet, und in der Nähe des Komparators 21, jedoch nicht der Referenz-Leistungs­ quelle 23 angeordnet ist.

In der Praxis wird in den beiden Kabeln 16 und 17 Zündungsrauschen induziert. Selbst wenn jedoch ein Abdeck­ signal auf das mit der Referenz-Leistungsquelle 23 verbun­ dene zweite Kabel 17 rückgekoppelt wird, sind die oben beschriebenen Effekte aufgrund der Beziehung der Innen­ impedanz der zwei Kabel 16 und 17 nicht zu erwarten. Im Gegensatz dazu kann nach vorliegender Erfindung, nach der die bezüglich der Störsignale eine negative Polarität aufweisende Komponente dieses Abdecksignal auf das mit dem Komparator 21 verbun­ dene dritte Kabel 16 rückgekoppelt wird, das Zündungs­ rauschen selbst in einem hinreichend niedrigen Spannungs­ bereich zufriedenstellend direkt überdeckt werden.

Wie oben erwähnt, kann nach vorliegender Erfindung, nach der ein Rückkoppel-Signal an den Zündsignal-Eingangs­ anschluß der Zündungs-Schaltungseinheit zum Zeitpunkt der Erzeugung der Zünd-Hochspannung, d.h. des Zündungsrauschens, angelegt wird, durch das Rückkoppel-Signal jeglicher schädliche Einfluß des gleichzeitig mit der Erzeugung der Zündspannung dem Zündsignal überlagerten Zündungs­ rauschens beseitigt werden, wodurch eine Fehlzündung ver­ hindert wird. Da das Rückkoppel-Signal nur zur Zeit der Erzeugung der Zündspannung bzw. des Zündungsrauschens an­ gelegt wird, kann die Erregung der Zündspule exakt in Übereinstimmung mit der Grund-Zündcharakteristik erfolgen. Es ergibt sich in anderen Worten der weitere Vorteil, daß die Gesamtlänge relativ zum nicht-abgeschirmten Teil eines jeden Eingangs-Ausgangs-Signalkabels erhöht werden kann.

Claims (6)

1. Elektronische Zündvorrichtung (100; 200; 300), für eine Brennkraftmaschine mit
einem Generator (1) zur Erzeugung eines Zündsignals entsprechend der Umdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine,
einer Zündungs-Schaltungseinheit (50; 60; 80) mit einem Spannungs-Komparator (21), dem an einem ersten Eingang (21A) eine Bezugsspannung und an einem zweiten Eingang (21B) das Zündsignal zugeführt wird, und mit einem Impulsgenerator (36) zur Erzeugung eines Niederspannungs-Zündimpulses in Reaktion auf das zugeführte Zündsignal,
einer Zündspule (4) mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung (4A, 4B) zur Erzeugung eines Hochspannungs-Zündimpulses in Reaktion auf den Niederspannungs-Zündimpuls, und mit
einer Rückkopplungsschaltung (40; 41; 48), die aufgrund einer Veränderung eines Ausgangssignals des Impulsgenerators (36) ein Rückkoppelsignal erzeugt und dem dem Spannungskomparator (21) zugeführten Zündsignal zur Störsignalunterdrückung sowohl während des Zeitintervalls (t41 . . . t42) der durch Selbstinduktion in der Primärwicklung (4A) der Zündspule (4) erzeugten Störsignale als auch während des Zeitintervalls (t43 . . . t45) der durch die Erzeugung des Hochspannungs-Zündimpulses entstehenden Störsignale überlagert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückkopplungsschaltung (40; 41; 48) dem Zündsignal lediglich diejenige Komponente des Rückkoppelsignals überlagert, die bezüglich der Störsignale eine negative Polarität aufweist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (36) einen ersten Zündimpuls und einen zweiten Zündimpuls, der elektrisch vom ersten Zündimpuls isoliert ist, erzeugt; wobei der erste Zündimpuls der Zündspule (4) und der zweite Zündimpuls der Rückkoppelschaltung (40; 41; 48) zur Unterdrückung der Störsignale zugeführt wird.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelschaltung eine differenzierende RC-Schaltung (45) und eine Diode (42) aufweist, die die positive Komponente des differenzierten Signals abschneidet, so daß an den zweiten Eingang (21B) des Spannungs-Komparators (21) nur die negative Komponente des rückgekoppelten, differenzierten Signals gelangt.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierende Schaltung (45) einen Widerstand (43) mit einem Widerstandswert von 3 Megaohm und einen Kondensator (44) mit einer Kapazität von 0,047 µF aufweist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelschaltung zur Unterdrückung der Störsignale eine monostabile Multivibratorschaltung (48) aufweist, die in Reaktion auf den Zündimpuls ein negatives Rechtecksignal erzeugt.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Multivibratorschaltung (48) das negative Rechtecksignal in Reaktion auf die abfallende Flanke des zweiten Zündimpulses erzeugt.