DE1639126B1 - Zündanlage für brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brenn- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben

kraftmaschinen mit einer Impulse liefernden sich-aus der folgenden Beschreibung eines in den

Schwingschaltung, die einen Speicherkondensator Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es

und mehrere Zündspulen auf weist, die von der. Ent- zeigt ' -'

ladung des Speicherkondensators zur Erzeugung von 5 Fig. 1 eine Schaltung zur Veranschaulichung der

Hochspannungszündimpulsen gesteuert werden. Kondensator-Lade- und -Entladeschaltung nach der

Bei vielen Kondensatorzündanlagen für Brenn- Erfindung und

kraftmaschinen wird die elektronische Schaltung Fig. 2 eine Schaltung der Zündanlage nach der nicht nur zur Erzeugung von Hochspannungszünd- Erfindung in Verbindung mit anderen wichtigen impulsen benutzt, sondern auch zur Wiederaufladung io Bauelementen eines Kondensatorzündsystems,
des Speicherkondensators nach jedem Zündvorgang. In der vorliegenden Schaltung ist in einer impuls-Bei einer derartigeniAnlage wird ein Transistor.ber weise schwingenden Schaltung ein Kondensatornötigt, der zur anfänglichen Triggerung eines Sperr- aufladekreis vorgesehen, der einen Transformator schwingers eine hohe. Ausgangsleistung haben muß. mit drei Wicklungen aufweist, von denen zwei mit Dieser Transistor ist jedoch verhältnismäßig teuer. 15 dem Transistor zur Bildung eines Sperrschwingers Außerdem ist dieser Leistungstransistor immer zusammengeschaltet sind. Eine der Wicklungen hat leitend und liefert damit ein Potential, das immer eine Anzapfung, mit welcher ein Triggerverstärker an der Steuerschaltung, -liegt, welche das Zünden verbunden ist, welcher den Sperrschwinger triggert. der einzelnen Zündkerzen- steuert. Daß dieses Der Triggerverstärker ist weiterhin mit dem VerPotential dauernd (nach dem anfänglichen Zünden 20 bindungspunkt eines Speicherkondensators und eines des Zündsystems) an der Steuerschaltung liegt, ver- gesteuerten Siliziumgleichrichters verbunden und schlechtert den Wirkungsgrad und birgt außerdem tastet die am Speicherkondensator liegende Spannung die Gefahr in sich, daß eines der Steuerelemente ab. We'nn der Siliziumgleichrichter angesteuert wird, wegen des ständigen Anliegens dieses Potentials entlädt er den Speicherkondensator schnell über die eingeschaltet bleibt, so daß der Lauf der Brenn- 25 Primärwicklung einer Zündspule, in der daraufhin kraftmaschine gestört wird. ein Spannungsimpuls entsteht. .Wenn die Spannung

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung über dem Speicherkondensätor abnimmt, beginnt

einer sicheren und wirtschaftlicher arbeitenden · der Transistor des Triggerversfärkers über einen Teil

elektronischen Schaltung für die Aufladung des der angezapften Wicklung zu leiten, und es wird

Speicherkondensators in einer Kondensatorzünd- 3o ein Signal induktiv über eine der Sekundärwicklun-

anlage für Brennkraftmaschinen. Namentlich soll gen gekoppelt, welches'den Sperrschwinger ansteuert,

das Potential von-den Steuerelementen abgetrennt Die ganze"-Primärwicklung ist mit der "Aüsgangs-

sein, nachdem der Speicherkondensator sich ent- schaltung des Sperrschwingers verbunden, so daß

laden hat. * * -■--·-■- - der Abfall des Stromes m der Primärwicklung nach

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch 35 Eintritt der Sättigung des Sperrschwingers und gegen gelöst, daß die Ladeschaltung für den Speicher- seinen Abschaltzeitpunkt zu eine Spannung in der kondensator einen Sperrschwinger aufweist und daß anderen Sekundärwicklung induziert. Der Speichermit dem Speicherkondensator eine Triggerschaltung kondensator ist über eine Diode an diese -ändere gekoppelt ist, welche von der Entladung des Sekundärwicklung geschaltet und wird durch die Speicherkondensators gesteuert wird und den Sperr- 40 in ihr "induzierte-Spannung aufgeladen. Die-· angeschwinger zur Aufladung des Speicherkondensators zapfte Primärwicklung erlaubt die Verwendung eines triggert. { ^- -■· ■ ■- .--- -■■ - ----.- Transistors niedriger Leistung-als Triggerverstärker,

Es kann somit bei der vorliegenden Zündanlage da sie die Spannung über dem Triggerverstärker auf

ein Transistor niedriger Leitung verwendet werden, einem relativ niedrigen Wert hält. Der gesteuerte der leitend gesteuert, wird, "wenn der Speicher- 45-Süiziumgleichrichter kann .nicht in seinem leitenden

kondensator entladen ist und einen Strom zu einem Zustand hängenbleiben, da seine Anodenspannung

Teil einer Wicklung der Schwingschaltung liefert, auf Null zurückfällt, wenn der Speicherkondensator

so daß der Ladezyklus für den Speicherkondensator vollständig entladen ist.

eingeleitet wird. ,.._r. . ... . -. Die Aufladeschaltung,läßt sich bei Kondensator-

Weiterhin känn"ein 'Trägertransistor ^Jmit einem. 50 Zündanlagen''verwenden, bei' denen mehrere'Zünd-Oszillatortransistor so zusammengeschaltet sein, daß " spulen über getrennte Halbleiterschalter an denbeide Transistoren nicht leiten, solange sie nicht selben Speicherkondensator angeschaltet werden, .periodisch, durch —di& Entladung- des Speicher- · Die Halbleiterschalter--können gesteuerte-Siliziumkondensators überfeines, der. Steuerelemente ange-, , gleichrichter sein, die durch ein.geeignetes, jriit der steuert werden; über-'~den^;"SieueielemeiÄ6tt"fie^ Schalfeystem bei kein Potential, wenn der Speicherkondensator betätigt werden. Der Aufbau--der den Speicherentladen ist. kondensator aufladenden und entladenden Schaltung

Bei der vorliegenden Schaltung kann die Ein- gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Er

gangselektrode des Triggertransistors mit dem enthält einen Triggerverstärker 10, einen Sperr-

Speicherkondensator und seine Ausgangselektrode 60 schwinger 11, einen Transformator 12 mit einer an-

mit der Anzapfung einer Sekundärwicklung des gezapften Wicklung 13,14 und weiteren Wicklungen

Transformators in der Ausgangsschaltung des Sperr- 15 und 16, einen Speicherkondensator 17 und einen

schwingers verbunden sein. Durch die Entladung des gesteuerten Gleichrichter 18. Der Triggerverstärker

Speicherkondensators wird der Triggertransistor 10 enthält einen PNP-Transistor 20, dessen Kollektor

über den angezapften Teil des Transformators 65 mit der Anzapfung der Wicklung 13,14 und über

leitend gesteuert, der seinerseits den Sperrschwinger den Wicklungsabschnitt 14 an einem Bezugspotential

zur Abgabe eines Impulses und damit zur Aufladung liegt, so daß sein Ausgangssignal über der Wicklung

des Speicherkondensators veranlaßt. J4 entsteht. Die Basis des Transistors 20 liegt über

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eine Diode 22> einen Widerstand 24 und den abschältet und so lange abgeschaltet hält, bis der

Speicherkondensator 17 am Bezugspotential, so daß Speicherkondensator entladen ist.

die am Speicherkondensator 17 auftretende Spannung Wenn der Siliziumgleichrichter 18 leitend ge-

nach seiner Entladung den Transistor 20 zum steuert wird, entlädt er den Speicherkondehsator 17

Leiten ansteuert. Der Emitter des Transistors 20 '5 über die Primärwicklung der Zündspule 47. Wenn

liegt über einen Widerstand 26, eine Diode 28 und der Speicherkondensator 17 sich zu entladen be-

den Zündschalter 29 an einer Gleichspannungs- ginnt, fängt das positive Potential an der Basis des

quelle 30. Transistors 20 an abzufallen. Wenn dieser Abfall

Der Sperrschwinger enthält einen NPN-Tränsistor so weit fortgeschritten ist, daß die Vorspannung für

32, dessen Emitter über die angezapfte Wicklung iä den Kondensator 20 sich wieder umkehrt, dann be-

13,14 am Bezugspotehtial liegt, so daß seine Aus- ginnt er zu leiten. Das nachfolgende Wiederaufladen

gangsspannung an der Wicklung 13,14 liegt. Der des Speicherkondensators geschieht in der bereits

Emitter des Transistors 32 ist ferner über die Wick- beschriebenen Weise.

lung 15, eine Diode 34, einen Widerstand 36 und Die Erfindung eignet sich besonders, gut für die eine Spule 38 mit der Basis des Transistors 32 ver- ί| Zündanlage einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, bunden, so daß die Ausgangsspannung des Tran- wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Hier sind gleiche sistors2Ö über die Wicklung 15 auf die. Basis des Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Transistors 32 induktiv gekoppelt wird. Die Diode Fig. 2 läßt den Speicherköhdensator 17 und vier 34 ist durch einen Widerstand 40 überbrückt. Der Zündkreise mit "je einem gesteuerten Siliziumgleich-Kollektor des Transistors 32 ist mit der Spannungs- 20 richter 18 zur Triggerung der Entlädungen des quelle 30 über die Diode 28 und den Schalter 29 ver- Speicherkondensators und zur Erzeugung der Zündbunden und ebenfalls zum Bezugspotential mit Hilfe funken für die vier Zylinder der Brennkraftmaschine eines Kondensators 42 überbrückt. Der Speicher- erkennen. Der Sperrschwingern ist zur Aufladung kondensator 17 hegt in Reihe mit der Gleichrichter- des Speicherkondensators 17 wiederum mit· diesem diode 46 über der Transformatorwicklung 16, damit 25 gekoppelt. Weitere Bauteile des Zündsystems sind diese gespeist werden kann. Der Speicherkondensator ein Vorverstärker 48 'zur Steuerung der Gleichrichter 17 ist über den gesteuerten Sihziumgleichrichter 18 18 und ein Impuls- und Schaltmechanismus mit mit der Primärwicklung der Zündspule 47 verbunden einer drehbaren 'Scheibe 50 und einer festen und wird entladen,' wenn der Gleichrichter 18 leitet. Scheibe 52. . ' ' r

Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet folgender- 30 Der Vorverstärker 48; enthält eine Induktionsspule maßen: Wenn der Schalter 29 geschlossen wird, ge- 54, welche zwischen die Basis eines Transistors 56 langt das positive Potential ,von der Gleich- und ein Bezugspotential geschaltet ist. "Ein Magnet Spannungsquelle, über den Schalter 29, die Diode 28 bewegt sich an der Spule 54 vorbei und induziert und den Widerstand 26 zum-Emitter des Transistors in ihrlmpulse. Die Basis des Transistors 56 ist ferner 20, so daß dieser zu _r leiten anfängt, wobei sein 35 über die Parallelschaltung einer Diode 58 mit einem Strompfad über den Wicklungsteil 14 der ange- Kondensator 60 .und einem Thermistor 62 an einen zapften'Wicklung 13,14 führt. Der sich in der Wick- Kondensator 64 geschaltet, dessen anderes Ende am lung 14 aufbauende Strom induziert in der Wicklung Bezugspotential liegt. Der Kollektor des Transistors 15 eine Spannung, welche die Basis des Transistors 56 ist mit der Basis des Transistors 66 verbünden, 32 gegenüber dem Emitter positiv werden läßt. Der 40 und die Basis des Transistors 56 ist mit dem Kollek¹ Transistör 32 beginnt damit über die angezapfte tor des Transistors 66 verbunden. Die Emitter beider Wicklung 13,14 stark zu leiten und steuert dadurch Transistoren 56 und 66 sind über die Parallelseine Basis noch positiver gegenüber seinem Emitter, schaltung e'iner Diode 68 und eines. Kondensators 70 so daß er noch weiter in den leitenden Zustand miteinander verbunden, "so· daß der Basisström'des hineingetrieben wird. Diese Regeneration setzt sich 45 Transistors 66 gleichzeitig der 'KoHektörstfQirr des fort, bis der Transistor 32 die Sättigung erreicht: Zu Transistors 56 ist Dem Emitter des Transistors 66 diesem Zeitpunkt, wo der Ström durch den Tran- wird'über den Schalter 29, die Diode 28, die JSpule sistor nicht weiter ansteigt, beginnt die in der Wick- 72 und den Widerstand 74y zu dem'-ein Kondensator lung 15 induzierte Spannung abzufallen. Damit-fällt 76 parallel liegt, Spannung zugeführt. Eine zusätzauch der Strom durch-den Transistor 32 und die 50 liehe Spannung wird über den Widerstand 77" der angezapfte Wicklung 13,14 ab, so daß die in der Basis des _ Transistors 56 und* dein Kollektor des Wicklung 15 induzierte Spannung noch weiter ab- Transistors 66 zugeleitet. "Der Emitter des TranJ lallt. Dibses' VKuckkopplungsVerhalten setzt \ sich sistbrs 56 ist ebenfalls an den Kondensator 64 und schnell so. lange "fort; - bis - der · Transistor _: äbge- ferner über die Spule 78 ,atf den gemeinsamen Punkt schaltet-ist- -·' ■ ■■■- ^; ;' ' ..;:.-: gg der Schutzrohrkontaktschalter80 geschaltet, welche

Während infolge dieser. Rückkopplung der^; Strom den Vorverstärker 48 mit den "Steuerelektroden der

durch' die WieMüng 13,14 schnell äbnlmint, wird zugehörigen- Siliziumgleichrichter 18 verbinden. " «..,

in- der Wicklung 16 eine Spannung; induziert, welche ; Für jeden Zylinder ist'eine Höchspannungszündr

den Speibherkondensatqr-1^"'auflädt, pie Anstiegs- ^ spule bzw. ein 'Zündtransformator 47 vorgesehen,

zeit■ des Sperfschwingerimpulses-befrä^t.-einschließ- Bö an, deren 'Sekuhdärwicklungen die Zündkerzen 84

lieh* der'AüfladÜngszeit für dfen/Speicherkondensator liegen. Die Primärwicklungen'dei!Transformatoren

weniger als 1-Miliisekünäe. ■ (Bei'Zündanlagen ist 47 sind über eine*gemeinsameDiode86 mit^;einem

diese Zeit immer noch wesentlich geringer als die Belag des Speicherkondensators 17 verbunden, an Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden,,. Zijncj.^ _t,„^ssQn^anderem Belag sie über die gesteuerten vorgängen;, selbst wenn es sich um schneit^:Hrdßenä£iäi®eiäiffiBfer 18 liegen, so daß bei Ansteuerung

Brennkraftmaschinen handelt.) Das positive Poten- eines einzelnen Gleichrichters sich der Speicher-

tial am Speicherkondensator stellt eine umgekehrte kondensator jeweils über die betreffende Primär-

Vorspannung für den Transistor 10 dar, die ihn wicklung eines Hochspannungstransformators 47

entlädt. Die Diode 86 ist durch einen Widerstand 87 überbrückt. Parallel zur 'Primärwicklung jedes Transformators 47 liegt eine Widerstandsdiodenkombination 88, 89, 90. Zwischen der Steuerelektrode jedes Gleichrichters 18 und einem Ende der Primärwicklung jedes Transformators 47 liegt weiterhin eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 91, einer Diode 92 und einer Spule 93. Jede der Steuerelektröden der Gleichrichter 18 ist einzeln mit einem entsprechenden Schutzrohrkontakt 80 verbunden, so daß jeder Gleichrichter einzeln angesteuert werden kann.

Die Kombination der drehbaren. Scheibe 50 und der festen Scheibe 52 dient der zeitlichen Steuerung der. Zündixnpulse entsprechend der Stellung der Kurbelwelle des Motors zur Verteilung der Impulse auf die vier Zylinder. Die vier Schutzrohrschalter 80 haben gleichen Abstand am Umfang der festen Scheibe, welche auch die Induktionsspule 54 trägt. Die drehbare Scheibe ist gegenüber der festen Scheibe angeordnet und mit der Verteilerwelle 94 verbunden. Auf djer drehbaren Scheibe 50 sind ein Magnet 95 und vier in bestimmter Weise geformte Magnetpolelemente 96 angeordnet. Der Magnet 95 erstreckt sich über einen·Segmentwinkel von 100°. Er ist konzentrisch auf der drehbaren Scheibe ein Stück innerhalb von deren äußerem Umfang angebracht Wenn die Scheibe sich dreht,, läuft der Magnet nacheinander an jedem der Schutzrohrschalter 80. vorbei. Da die. vier magnetisch betätigten Schalter 80 jeweils um 90° auseinander liegen, werden zwei nebeneinander befindliche Sehalter während eines Überlappungswinkels von 10° gleichzeitig geschlossen,, wenn der Magnet an ihnen vorbeiläuft. Die vier Polelemente sind am Umfang der drehbaren Scheibe 50 zur Einstellung des magnetischen Flusses in der Induktionsspule 54 angeordnet. Sie haben eine Winkellänge von etwa 40° und sind in gleichem Abstand längs des Außenumfangs der drehbaren Scheibe angeordnet. Wenn ein Polelement an der Induktionsspule 54 vorbeiläuft, wird in ihr eine Spannung induziert.
. Für die Beschreibung der Arbeitsweise sei angenommen, daß der Speicherkondensator 17 in der vorgeschriebenen Weise aufgeladen ist. Wenn sich die Scheibe 50 dreht, beginnt der Magnet 95 an einem' der Schalter 80 vorbeizulaufen,, der Schalter schließt und bleibt so lange geschlossen, bis der Magnet sich um 100° weitergedreht hat. Während dieses Zeitraumes läuft eines der Polelemente an der Induktionsspule 54 vorbei ,und induziert in ihr eine Spannung,- welche auf die Basis des Transistors 56 im Vorverstärker 48 gegeben wird und diesen einschaltet Der eingeschaltete Transistor 56 leitet Strom vom Emitter des Transistors 66 zu. dessen Basis, so daß auch dieser Transistor einschaltet. Da der Kollektor des Transistors 66 mit der Basis des Transistors 56 verbunden ist, bezieht., er seinen Kollektorstrom von der Basis ■ des Transistors 56 und Mit ihn eingeschaltet. In diesem Zustand wird der Kondensator 76 schnell aufgeladen und liefert einen scharfen Triggerimpuls an die Steuerelektrode des Siliziumgleichrichters. Dieser wird eingeschaltet und entlädt den Speicherkondensator 17 schnell über die Diode 86 und die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 47. Sobald der Kondensator 76 voll aufgeladen ist, fließt in dem den Widerstand 74 überbrückenden Kondensator 76 kein ausreichender Strom mehr, um den Stromfluß durch die Transistoren 56 und 66 aufrechtzuerhalten, so daß sie absehalten. Der Kondensator 76 entlädt

ip sich nun in weniger als 1 Millisekunde über den Widerstand 74 und ist dann bereit für den nächsten Triggervorgang.

Nach der Entladung des Speicherkondensators 17 wird der Transistor 20 des Triggerverstärkers leitend vorgespannt, so daß er einen Strom über den Wicklungsabschnitt 14 der Wicklung 13,14 zum Beginn des nächsten Aufladezyklus des Speicherkondensators 17 schließen läßt.

Die Erfindung schafft damit eine verbesserte Schaltung zur Auf- und Entladung des Speicherkondensators in einer Kondensatorzündanlage für MehrzyMnder-Brennkraftmaschinen, die sich zwischen zwei Zündvorgängen im Ruhezustand befindet. Sämtliche Transistoren sind für einen Teil der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündimpulsen nichtleitend. Damit wird der Wirkungsgrad verbessert, und die Möglichkeit des Auftretens falscher oder unbeabsichtigter Zündimpulse wird verhindert. Infolge der Verwendung der angezapften Wicklung 13,14 des Transformators kann der Transistor 20 ein Transistor niedriger Leistung sein, so daß auch von dieser Seite her die Wirtschaftlichkeit und die Herstellungskosten für die vorliegende Kondensatorzündanlage günstiger gestaltet werden.

Claims (3)

. Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Impulse liefernden Schwingschaltung, die einen Speicherkondensator und mehrere Zündspulen aufweist, welche auf die Entladung des Speicherkondensators hin Hochspannungszündimpulse liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschaltung für den Speicherkondensator (17) einen Sperrschwinger (11) aufweist und daß mit dem Speicherkondensator (17) eine Triggerschaltung (10) gekoppelt ist, welche von der Entladung des Speicherkondensators gesteuert wird und den Sperrschwinger (11) zur Aufladung des Speicherkondensators triggert.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrschwinger (11) ein Halbleiterverstärkerelement (32) aufweist, das mit einer ersten (13,14) und einer zweiten (15)

, Wicklung eines Transformators (12) der Ladeschaltung verbunden ist, und eine dritte Wicklung (16) des Transformators (12) mit dem Speicherkondensatpr (17). verbunden ist, welche

■ infolge der -Schwingungen- des Sperrschwingers (ll). den Speicherkondensator (17) auflädt.

3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnety daß die Triggerschaltung (10) einen Halbleiterschalter (20) enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen