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Elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere
von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündeinrichtung
für Brennkräftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer Zündspule und
mit einem die Zündenergie liefernden Zündkondensator, der aus einer zum Betrieb
der Brennkraftmaschine dienenden Sammlerbatterie über einen Spannungswandler aufgeladen
und über die Primärwicklung der Zündspule und einen elektronischen Schalter im Zündaugenblick
entladen wird.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1012123 ist bereits eine Zündeinrichtung
bekanntgeworden, bei welcher als elektronischer Schalter eine gittergesteuerte Elektronenröhre
verwendet ist, die im leitenden Zustand eine Entladung des mit der Primärwicklung
in Reihe geschalteten, auf eine Spannung zwischen 600 und 1000 Volt aufgeladenen
Zündkondensators erlaubt. Bei dieser Anordnung ist der elektronische Schalter mit
einer Kathode zwar an die Masseleitung angeschlossen, seine Anode liegt aber an
derjenigen Elektrode des Zündkondensators, die mit einem die erwähnte hohe Ladespannung
liefernden Wechselrichter verbunden ist. Dieser Wechselrichter wird von der Elektronenröhre
im Zündaugenblick praktisch kurzgeschlossen und muß daher durch besondere Maßnahmen
gegen die dann auftretenden hohen Kurzschlußströme gesichert werden. Im Gegensatz
zu diesen bekannten Zündeinrichtungen, bei welchen der elektronische Schalter mit
einem den Zündzeitpunkt bestimmenden, gegen Masse hoch isolierfesten Impulsgeber
gesteuert wird und im Leitungszustand einen Kurzschluß zu der aus dem Zündkondensator
und der Primärwicklung der Zündspule bestehenden Reihenschaltung bildet, geht die
Erfindung von einer Anordnung aus, bei welcher der Zündkondensator einseitig an
Masse liegt, und sieht vor, daß als elektronischer Schalter ein steuerbarer, mit
einer seiner Hauptelektroden ummittelbar an Masse und mit seiner anderen Hauptelektrode
an der Primärwicklung liegender Halbleitergleichrichter vom p-n-p-n- bzw. n-p-n-p-Typ
verwendet wird und an seiner Steuerelektrode mit dem Kollektor eines Steuertransistors
verbunden ist, der mit seinem Emitter an einen Pol der Batterie und mit seiner Basis
an einen den Zündzeitpunkt bestimmenden Impulsgeber angeschlossen ist.
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Im Gegensatz zu der oben beschriebenen, bekannten Zündeinrichtung
wird hierdurch eine wesentlich geringere Strombelastung der Ladeeinrichtung des
Zündkondensators erzielt und außerdem eine besonders einfache Schaltung erreicht,
weil dann der Steuerkreis des Halbleitergleichrichters nur gegen niedere Spannungen
isoliert zu werden braucht, wobei der Halbleitergleichrichter einen genügend starken,
im Zündzeitpunkt einsetzenden Steuerstrom über den mit der Steuerelektrode des Halbleitergleichrichters
seinem Kollektor verbundenen Steuertransistor erhält, der mit seinem Emitter an
den nicht mit Masse verbundenen Pluspol der Sammlerbatterie angeschlossen ist und
mit seiner Basis im Zündaugenblick über den Impulsgeber mit Masse in Verbindung
kommt. Man kann daher in der bei Batteriezündanlagen üblichen Weise einen nöckenbetätigten
Schalter als Impulsgeber verwenden, der einseitig mit Masse in Verbindung steht.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrem
elektrischen Schaltbild dargestellt.
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Die Zündeinrichtung nach F i g. 1 ist zum Betrieb einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine bestimmt und wird aus einer 12-V-Batterie 10 mit dem erforderlichen
Betriebsstrom versorgt. An den Pluspol der Batterie ist ein Spannungswandler 11
angeschlossen, der dazu dient, für den Zündskondensator 12 eine Ladespannung bereitzustellen,
durch die der Kondensator bis unmittelbar auf die im folgenden näher beschriebenen
Entladungsvorgänge auf etwa 600 aufgeladen wird.
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Im Entladungsstromkreis des Kondensators 12 liegt die Primärwicklung
15 einer Zündspule, die eine mit der Primärwicklung auf einem gemeinsamen Eisenkern
16 sitzende, an die nicht dargestellten Zündkerzen anschließbare Sekundärwicklung
17 hat. In Reihe mit der Primärwicklung 15 liegt ein aus p-n-p-n-Schichten zusammengesetzter,
steuerbarer Siliziumgleichrichter 20, dessen Kathode über eine Leitung 21 an die
mit dem Minuspol der Batterie verbundene Minusleitung 22 angeschlossen ist. Die
Steuerelektrode 23 des Gleichrichters 20 ist an die
mittlere p-Schicht
des Gleichrichters..angeschlossen. Sie erhält im Zündauenhlick@ einen Steuerimpuls
durch einen Transistor 25, dessen Emitter 26 über einen Widerstand 27 und eine Leitung
28 mit dem Pluspol der Batterie r0-verbunden ist. .
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Zur Steuerung dieses Transistors dient e:n mi. der Kurbelwelle
der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gekuppelter Nocken 30 und ein mit diesem
zusammenarbeitender . Schaltarm 31. Wenn der Schaltarm 31 vom Nocken 30 gegen seinen
mit der Basis des Transistors 25 verbundenen feststehenden Kontakt 32 gedrückt wird,
wird der Transistor 25
stromleitend und erzeugt einen über die Leitung 28,
den Widerstand 27; die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors und die Steuerelektrode
23. sowie die Kathode des Gleichrichters 20 gehenden Steuerstrom, der bewirkt, daß.
der bislang gesperrte Gleichrichter 20 stromleitend wird. Dann kann über die im
Entladekreis des Kondensators 12 liegende Primärwicklung und die Anoden-Kathoden-Strecke
des Gleichrichters 20 ein verhältnismäßig hoher Strom von etwa 10 bis 20 Amp. fließen,
der auch in der Sekundärwicklung 17 einen hohen Zündstrom zu erzeugen vermag. Der
Gleichrichter 20 kehrt erst dann wieder in seinen Sperrzustand -zurück, wenn sich
der Kondensator 1.2 auf eine geringe Restspannung von etwa 20 V entladen hat.
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Obwohl der Spannungswandler 11 während des eben beschriebenen Entladungsvorgangs
dauernd an den Zündkondensator 12 angeschlossen bleibt, vermag er doch die Spannung
am Kondensator nicht aufrechtzuerhalten, da er einen verhältnismäßig großen, durch
das hohe Umspannungsverhältnis bestimmten Innenwiderstand hat. Da er lediglich dazu
dient, die bei einem Zündvorgang benötigte elektrische Ladungsmenge in den Pausen
zwischen zwei Zündvorgängen nachzuliefern, kann er für kleIne Leistungen bemessen
sein.
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Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 enthält der Spannungswandler
11 zwei im Gegentakt arbeitende p-n-p-Transistoren 40 und 41 und einen Transformator
mit zwei Sekundärwicklungen 43 und 44, von denen jede über einen Gleichrichter 45
bzw. 46 einerseits mit dem Kondensator 12 und der Primärwicklung 15 der Zündspule
und andererseits mit der Minusleitung 22 verbunden ist. Der Eisenkern 47 des Transformators
enthält außer zwei für je einen der beiden Transistoren bestimmten Primärwicklungen
48 und 49 noch zwei Rückkopplungswicklungen 50 und 51, die mit einer gemeinsamen
Leitung 52 an den Verbindungspunkt zweier als Spannungsteiler dienender Widerstände
53 und 54 angeschlossen sind. Das andere Wicklungsende jeder der beiden Rückkopplungswicklungen
ist an die Basis eines der beiden Transistoren 40 und 41 angeschlossen. Durch die
Schaltungsart werden die beiden Transistoren in rascher Folge abwechslungsweise
gesperrt und wieder stromleitend gemacht. Bei jeder der hierbei entstehenden Stromänderungen
werden in den Sekundärwicklungen 43 bzw. 44 Spannungen induziert, die nach der Gleichrichtung
eine Ladespannung von etwa 600 V am Zündkondensator 12 ergeben.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 enthält die
Zündeinrichtung nach F i g. 2, bei der gleiche oder gleichwirkende Schaltelemente
mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g: 1 versehen sind; eine magnetische Steuerungseinrichtung,
die aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umlaufenden permanentmagnetischen
Anker 60 und einer mit diesem zusammenarbeitenden feststehenden Wicklung 61 besteht.
Diese ist einerseits mit einer Klemme 63 verbunden, die an den Pluspol einer nicht
dargestellten Sammlerbatterie angeschlossen werden kann und mit dem Emitter 26 des
Transistors 25 durch einen Widerstand 27 verbunden ist.
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Bei Betrieb der Zündeinrichtung wird der Zündkondensator 12 durch
den bei 11 angedeuteten Span-, nungswandler auf eine hohe Spannung aufgeladen und
im Zündaugenblick über den dann stromleitend werdenden Halbleitergleichrichter 20
und die Primärwicklung 15 der Zündspule entladen. Der Halb-Leitergleichrichter 20
wird dann stromleitend, wenn der Anker 60 in der Wicklung 61 eine Steuerspannung
erzeugt, die den Transistor 25 stromleitend macht. Dieser vermag dann über die Steuerelektrode
23 und die mit der Kathode des Gleichrichters 20 verbundene Leitung 21 einen Strom
zu führen, der den Halbleitergleichrichter 20 augenblicklich aus seinem seitherigen
Sperrzustand in den stromleitenden Zustand überführt und dabei die Entladung des
Zündkondensators 12 einleitet.