DE1173288B - Elektronische Zuendanlage fuer Brennkraft-maschinen mit einem ueber einen Unterbrecher-kontakt gesteuerten Transistor - Google Patents

Elektronische Zuendanlage fuer Brennkraft-maschinen mit einem ueber einen Unterbrecher-kontakt gesteuerten Transistor

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DE1173288B
DE1173288B DEL38192A DEL0038192A DE1173288B DE 1173288 B DE1173288 B DE 1173288B DE L38192 A DEL38192 A DE L38192A DE L0038192 A DEL0038192 A DE L0038192A DE 1173288 B DE1173288 B DE 1173288B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/055Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • F02P3/0552Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/0556Protecting the coil when the engine is stopped

Description

  • Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem über einen Unterbrecherkontakt gesteuerten Transistor Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem über einen Unterbrecherkontakt gesteuerten Transistor, der über die Primärwicklung eines Zündtrafos an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist, und mit einer über einen Verteiler an die Zündkerzen angeschlossenen Sekundärwicklung sowie einer auf dem Zündtrafo angeordneten dritten Wicklung, die als Erregerwicklung an die Transistorbasis angeschlossen ist, und einer vierten Wicklung, die als Steuerwicklung angeordnet ist.
  • Bei einer solchen bekannten Zündanlage wird der Transistor bei öffnung des Unterbrechers über die Erregerwicklung und einen Potentiometerwiderstand eingeschaltet, wobei über den Transistor auch die Primärwicklung des Zündtrafos eingeschaltet wird und in der Erregerwicklung eine Spannung induziert, die der normalen Durchströmung der Erregerwicklung entgegengerichtet und deshalb bestrebt ist, den Transistor auszuschalten. Wenn der Transistor ausgeschaltet ist, hört auch rasch die Erregung der Primärwicklung auf, wodurch in der Sekundärwicklung des Zündtrafos ein die Zündung bewirkender Sekundärstrom induziert wird. Da durch das Ausschalten der Primärwicklung in der Erregerwicklung keine Gegenspannung mehr induziert wird, folgt auf diese Ausschaltung sofort ein neuer Stromdurchfluß der Erregerwicklung und damit eine neue Einschaltung des Transistors, weshalb sich der geschilderte Vorgang der Zündfunkenerzeugung ständig selbsttätig wiederholt, bis der Unterbrecher wieder geschlossen wird. Erst eine solche Schließung des Unterbrechers hat eine Erdung des Basisanschlusses und damit eine entsprechende Ausschaltung des Transistors und weiterer Zündfunken zur Folge.
  • Diese bekannte Zündanlage weist eine Reihe von Nachteilen auf, von denen einer darin besteht, daß die Zündfunkenerzeugung auch bei stillgesetzter Brennkraftmaschine ständig selbsttätig fortgesetzt wird, wenn der Unterbrecher dabei zufällig geöffnet bleiben sollte. Dies bringt nicht nur eine unnötige Beanspruchung und Abnutzung der betroffenen Zündkerze, sondern auch den weiteren Nachteil mit sich, daß dabei ein ständiger Stromverbrauch, d. h. im Falle der Entnahme des Stromes aus einer Fahrzeugbatterie eine ständige Entladung der Batterie stattfindet. Schließlich kann dabei auch der Transistor überhitzt werden, wenn er nicht ausreichend gekühlt wird.
  • Die bekannte Zündanlage läßt auch keine umgekehrte Arbeitsweise zu, bei der der Zündfunke statt beim Abschwellen des Magnetflusses durch den Trafokern beim Anschwellen desselben ausgelöst wird, weil die zur Zündfunkenerzeugung erforderliche Stromstärke wesentlich höher ist, als sie bei der bekannten Anlage beim Anschwellen des Magnetflusses durch den Potentiometerwiderstand zugelassen ist. Überdies sind mit der Zündfunkenerzeugung bei der Abschwellung des Magnetflusses zwei weitere wesentliche Nachteile verbunden, und zwar a) die Induzierung einer auf das Zusammenbrechen des Magnetflusses im Trafokern folgenden starken Gegen-EMK in der Primärwicklung. Man kann diese Gegen-EMK nicht ausschalten, sonst würde der Zündfunke kurzgeschlossen werden. Anderseits muß aber wiederum für einen Schutz der Schaltungselemente des Stromkreises gesorgt werden. Bei der bekannten Zündanlage ist durch die Überbrückung der Kollektor- und Emitteranschlüsse des Transistors mittels eines Kondensators lediglich ein Kompromiß geschaffen, der teilweise den Stromkreis schützt und teilweise den Zündfunken kurzschließt.
  • b) Nach dem öffnen des Unterbrechers vergeht noch eine bestimmte Zeit, bis der Zündfunke erzeugt ist. Diese Verzögerung der Zündfunkenerzeugung liegt einerseits daran, daß für den Anstieg des Sekundärstromes bis zur Sättigung und auch für den Anstieg des Primärstromes eine verhältnismäßig lange Zeit benötigt wird. Bei Zündanlagen, bei denen das Anschwellen des Magnetflusses im Trafokem zur Erzeugung des Zündfunkens herangezogen wird, wird zum Anstieg des Primärstromes nur wesentlich weniger Zeit benötigt, während die Zeit für den Anstieg des Sekundärstromes ebenfalls kürzer und damit praktisch noch gut brauchbar ist. Da der Primärstrom bei Zündanlagen nach einer Exponentialkurve ansteigt, wird in Schaltungen, wo das Abschwellen des Magnetflusses zur Zündfunkenerzeugung verwendet wird, bis zur Sättigung stets verhältnismäßig viel Zeit benötigt, weshalb diese Art der Zündfunkenerzeugung, die bei schnellaufenden Brennkraftmaschinen bei z. B. 6000 U/min zu einer um etwa 46- KW verzögerten Zündfunkenerzeugung führen kann, für schnellaufende Brennkraftmaschinen unbrauchbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und dabei, ausgehend von einer Zündanlage mit einer Zündfunkenerzeugung beim Anschwellen des Magnetflusses im Trafokern, vor allem den Anstieg des Primärstromes bis zur Sättigung zu beschleunigen und die Zündfunkenerzeugung je Unterbrecherarbeit möglichst auf einen einzigen Zündfunken zu beschränken.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Transistorsteuerung . nach einem an sich bekannten monostabilen Kippschaltungsprinzip erfolgt, und zwar so, daß über einen im Unterbrecherkreis liegenden Kondensator der Unterbrecherschaltimpuls über eine Steuerwicklung auf eine an den Emitter-Basis-Kreis des Transistors angeschlossene rückgekoppelte Erregerwicklung wirksam wird, wodurch der Transistor leitend wird und einen steilen Stromanstieg in der mit der Steuerwicklung und Erregerwicklung gekoppelten Primärwicklung bis zur Sättigung des Zündtrafos herbeigeführt und die in der Primärwicklung induzierte Gegen-EMK durch eine parallel geschaltete Diode kurzgeschlossen wird.
  • Bei einer solchen Ausbildung der Zündanlage wird der Transistor erst durch die erste Induktion der Erregerwicklung leitend gemacht, wodurch eine erste Stromversorgung und zugleich Induzierung der Primärwicklung möglich ist, die wiederum eine weitere Erregung der Erregerwicklung nach sich zieht, was die Leitfähigkeit des Transistors erhöht. Diese Rückkopplungswirkung dauert an, bis der Primärstrom sehr schnell bis zur Sättigung angestiegen ist. Dabei kann der Zündfunke bei der erfindungsgemäßen Zündanlage ohne weiteres durch den ansteigenden Strom der Primärwicklung des Zündtrafos erzeugt werden, weil der den Transistor einschaltende Stromkreis keinerlei Widerstand enthält, wie es bei der eingangs genannten bekannten Zündanlage der Fall ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist durch eine Hintereinanderschaltung der Steuerwicklung mit einem Kondensator gekennzeichnet, wobei der Unterbrecher dem Kondensator und der Steuerwicklung gemeinsam parallel geschaltet ist. Wenn bei einer so ausgebildeten Zündanlage der Unterbrecher geöffnet wird, wird zunächst lediglich der Kondensator aufgeladen, und erst wenn der Unterbrecher wieder geschlossen wird, wird der Kondensator wieder entladen und bewirkt dadurch eine Induzierung der Erregerwicklung und die Einleitung der Zündfunkenerzeugung.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine Hintereinanderschaltung von Unterbrecher und Steuerwicklung gekennzeichnet, in welchem Falle die Einleitung der Zündfunkenerzeugung durch das öffnen des Unterbrechers erfolgt. Dabei kann der Unterbrecher nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließlich noch durch einen Kondensator überbrückt sein, der hier jedoch nicht die Zündung einleitet, sondern nur zum Schutz dient. Die Einleitung der Zündung erfolgt statt dessen rein induktiv.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an einem Schaltschema veranschaulicht.
  • Die Zündspule besteht aus dem Eiserkern 1, an dem eine Primärwicklung 2 angebracht ist, für den magnetischen Fluß in dem Kern 1, der mittels eines Gleichstroms, z. B. von einer l?-Volt-Batterie. erzeugt wird. An dem Kern ist eine zweite Wicklung 3 vorgesehen für die erforderliche Funkenspannung, ferner eine Steuerwicklung 4 und eine Reglerwicklung 5.
  • Die Klemmen 6 und 7 sind an der Batterie angeschlossen. Ein Ende der Wicklung 4 ist mit der Klemme 6 durch einen Kondensator 8 und einen Widerstand 9 verbunden, während das andere Ende der Wicklung 4 mit der Klemme 7 verbunden ist, und durch einen von der Maschine angetriebenen Unterbrecher 10 an einem Punkt zwischen dem Kondensator 8 und dem Widerstand 9. Ferner ist ein Ende der Wicklung 2 mit der Klemme 6 verbunden, während das andere Ende mit der Klemme 7 durch die Kollektor- und Emitterklemmen eines Transistors 11 vom pnp-Typ verbunden ist. Das Basisende ist mit der Klemme 7 durch die Wicklung 5 verbunden. Weiter werden die Enden der Wicklung 2 durch eine Diode 12 überbrückt.
  • In Betrieb ist der Unterbrecher 10 geöffnet, während der Kondensator 8 aufgeladen wird. Beim Schließen des Unterbrechers 10 indessen entlädt sich der Kondensator durch die Wicklung 4. Die resultierende Teilmagnetisierung des Kerns 1 bewirkt eine Spannung in der Wicklung 5, die die Betätigung des Transistors 11 bewirkt. Strom wird durch den Transistor zur Wicklung 2 geführt, der durch Regenerativwirkung rasch ansteigt und dadurch eine schnelle Magnetisierung des Kerns verursacht und so eine hohe Spannung in der Wicklung 3 induziert. Der Primärstrom erreicht seinen Spitzenwert (bei dem der Kern magnetisch gesättigt ist) in einer sehr kurzen Zeitspanne; wenn dieser Wert erreicht ist, besteht kein weiterer Wechsel des Flusses im Kern, und keine weitere Energie wird zur Wicklung 5 rückgekoppelt. Der Transistor kehrt so zu seinem Anfangszustand zurück und unterbricht den Strom im Primärkreis. Die Gegen-EMK, die in der Wicklung 2 durch die Abschaltung des Transistors induziert wird, wird durch die Diode 12 geleitet, welche hohe Spannungsspitzen unterdrückt, die andernfalls den Transistor beschädigen würden.
  • Es kann eine der beiden Klemmen 6 und 7 geerdet werden, vorzugsweise wird aber die Klemme 7 geerdet, so daß der Notwendigkeit vorgebeugt wird, beide Kontakte des Unterbrechers 10 zu isolieren. Ferner kann mit entsprechenden Abänderungen ein npn-Transistor verwendet werden.
  • Der Unterbrecher 10 kann auch zwischen der Wicklung 4 und der Klemme 7 verbunden werden. Dann kann der Kondensator 8 jenseits des Unterbrechers verbunden und der Widerstand 9 weggelassen werden. In jedem Falle kann, da der erforderliche Strom in dem Steuerstromkreis gering ist, keine ernstliche Wirkung durch eine geringe Funkenbildung erfolgen, die an den Unterbrecherkontakten auftreten könnte. Infolgedessen erfolgt in der Sekundärwicklung eine größere Gleichförmigkeit der Betätigung, beides in bezug auf die Zeitfolge der Entladung und des Energiegehaltes der Funken an den Zündkerzen. Die Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Gefahr starker Ströme, die durch die Steuerwicklung gezogen werden, für den Fall, daß die Maschine bei geschlossenem Unterbrecher zum Stehen kommt, verhütet wird.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem über einen Unterbrecherkontakt gesteuerten Transistor, der über die Primärwicklung eines Zündtrafos an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist, und mit einer über einen Verteiler an die Zündkerzen angeschlossenen Sekundärwicklung sowie einer auf dem Zündtrafo angeordneten dritten Wicklung, die als Erregerwicklung an die Transistorbasis angeschlossen ist, und einer vierten Wicklung, die als Steuerwicklung angeordnet ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Transistorsteuerung nach einem monostabilen Kippschaltungsprinzip so erfolgt, daß über einen im Unterbrecherkreis liegenden Kondensator der Unterbrecherschaltimpuls über eine Steuerwicklung (4) auf eine an den Emitter-Basis-Kreis des Transistors angeschlossenen rückgekoppelten Erregerwicklung (5) wirksam wird, wodurch der Transistor leitend wird und einen steilen Stromanstieg in der mit der Steuerwicklung und Erregerwicklung gekoppelten Primärwicklung (2) bis zur Sättigung des Zündtrafos herbeigeführt und die in der Primärwicklung (2) induzierte Gegen-EMK durch eine parallel geschaltete Diode kurzgeschlossen wird.
  2. 2. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hintereinanderschaltung der Steuerwicklung (4) mit einem Kondensator (8), wobei der Unterbrecher (10) dem Kondensator (8) und der Steuerwicklung (4) gemeinsam parallel geschaltet ist.
  3. 3. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hintereinanderschaltung von Unterbrecher (10) und Steuerwicklung (4).
  4. 4. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Unterbrecher (10) ein Kondensator (8) parallel geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1099 268; französische Patentschrift Nr. 1240 113.
DEL38192A 1961-02-14 1961-02-14 Elektronische Zuendanlage fuer Brennkraft-maschinen mit einem ueber einen Unterbrecher-kontakt gesteuerten Transistor Pending DE1173288B (de)

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