DE2054133B2 - Zuendschaltung fuer den leistungsthyristor einer elektronischen zuendanlage - Google Patents
Zuendschaltung fuer den leistungsthyristor einer elektronischen zuendanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrillt eine Zündschaltung für den Leistungsthyristor einer unterbrechergesteuerten elektronischen
Zündanlage für Verbrennungsmotoren, bei welcher Zündimpulse für den Leistungsthyristor durch
Öffnen von im Batteriestromkrcis liegenden Untcrbrecherkontakten
mittels eines den Unterbrecherkontakten parallelgeschalteten ÄC-Gliedes erzeugt werden,
dessen Widerstand an die Zündstrecke des Leistungsthyristors angeschlossen ist. Eine Zündschaltung
dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 1 249 593 bekannt. Sie unterscheidet sieh von
anderen bekannten Zündschaltungen dadurch, daß sie ohne Induktivitäten auskommt und daher einen verlustärmeren
und einfacheren Aufbau besitzt. Das einwandfreie Funktionieren dieser Schaltung bedingt jedoch
Voraussetzungen, die bei Zündanlagen für Vcrbrennungsmotoren im allgemeinen nicht erfüllt sind.
Vor allem muß die Spannung der Batturie-Lichtmaschinenkombination
konstant und eine sichere Kontaktgabe der Unterbrecherkontakt gewährleistet
sein. Beide Bedingungen werden von Kraftwagen-Zündanlagen z. B. nicht erfüllt. Für die Stärke des
Zündimpulses ist außerdem der Ladezustand des Kondensators beim öffnen der Unterbrecherkontakte
entscheidend und damit drehzahlabhängig.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Zündschaltung zu schaffen, die unabhängig
von der Batleriespannung ist. geringe Anforderungen an die Unlcrbrechcrkontakte stellt und gleichwohl
gegen Fehlzündungen auf Grund prellender Kontakte gesichert ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
der Kondensator des ftC-Glicdes über mindestens einen ohmschen Widerstand mit dem ihm zugehörigen
Unterbrecherkontakt verbunden ist und daß an dem RC-GY\ca eine Zündspannungsquclle in Reihe
mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Schaltelement anliegt, das mit dem Unterbrecher in
Verbindung steht, derart, daß bei sich öffnenden Unlerbrecherkontakten das elektronische Schaltelement
leitend geschaltet und das 7?C-Glied zur Erzeu-
H,
gung eines Zündimpulses für den Leistungsthyristor an die Zündspannungsquelle angeschlossen wird und
bei geschlossenen Unterbrechelkontakten das elektronische Schaltelement gesperrt ist und sich der bei
der Erzeugung des Zündimpulses aufgeladene Kondensator des ÄC-Gliedes für eine koataktpiellungsfreie Erzeugung des folgenden Zündimpulses durch
den zwischen ihm und dem Unterbrecherkontakt befindlichen mindestens einen ohmschen Widerstand
verzögert entlädt.
Das Zusammenwirken der Zündspannungsquelle mit einem elektronischen Schalter ermöglicht die
vorteilhaften Wirkungen der Erfindung. Bei sich öffnenden Unterbrecherkontakten zündet der Steuerthyristor und schließt den Kondensator des ÄC-Gliedes
an die Zündspannungsquelle an, »o daß für die Zündimpulscrzeugung ein Spannungsteiler mit einer
entsprechend kleineren Zeitkonstante dieses ΛΓ-Glieck's
und die höhere Spannung der Zündspannungsqucllc bestimmend sind, wobei bei geschlossenen
l'nterbrechcrkontakten zum Entladen des Kondensators
des /?C-Gliedes dem Spannungsteiler weitere Widerstände zugeschaltet sind, so daß die Zeitkon-Mante
des /?C-Gliedes größer ist und an den Unterbrecherkontakten
eine höhere Spannung liegt, die einen sicheren Kontakt der geschlossenen Unterbrecherkontakte
gewährleistet. Die Batterie braucht hierbei zusätzlich nur die Leistung zum Zünden des
Stcuerthyristors und die Zündspannungsquelle selbst rur die Leistung zum Zünden des Leistungstliyristors
aufzubringen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das steuerbare elektronische
Schaltelement ein Thyristor ist und der Kondensator des /iC-Gliedes über eine Reihenschaltung dreier
Widerstünde mit dem ihm zugeordneten Unterbrecherkontakt verbunden ist, wobei die Kathode des Steuer-Ihyristors
über einen ersten Widcistand der Reihenschaltung mit dem Kondensator des WC-Gliedes
verbunden ist und ein zweiter Widerstand der !Reihenschaltung parallel zur Steuerstrecke des Steuer-Ihyristors
liegt.
Es ist weitei hin vorteilhaft, wenn der dritte Widerstand
der Reihenschaltung mit der Anode einer ersten Diode verbunden ist, deren Kathode an einem Kontakt
der Unterbrecherkontakte angeschlossen ist, wenn der dritte Widerstand außerdem mit der Kathode
einer zweiten Diode verbunden ist. deren Anode mit dem Pluspol der Batterie in Verbindung steht und
wenn der Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes mit der Anode einer dritten
Diode verbunden ist, deren Kathode an dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten
Widerstand angeschlossen ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zündspannungsquelle aus einem Kondensator mit einer durch die
Batterie gespeisten Ladeschaltung besteht, wobei der Zündspannungskondensator auf eine höhere als die
Batteriespannung aufgeladen wird.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus. daß die Zündschaltung
bei einer Hochspannungs-Kondensator-Zündanlage verwendet wird, deren Speicherkondensator
durch die Sekundärwicklung eines als induktiver Speicher wirkenden Ladetransformators über einen
Ladegleichrichter aufgeladen und durch einen 1 eistungsthyristor entladen wird, wobei der Stromfluß
durch die Primärwicklung des Ladetransformators durch eine transistorisierte Schaltungsanordnung mit
einem Rückkoppelglied gesteuert ist, wobei die mit der Anode des Steuerthyristors verbundene F.lektrode des Zündspannungskondensators über eine
Diode an die Primärwicklung des Ladetransformators angeschlossen ist, derart, daß durch die bei zusammenbrechendem Magnetfeld in der Primärwicklung induzierte Spannung der Zündspannungskondensator mit
ίο an der genannten Kondensatorelektrode positivem
Potential aufgeladen wird.
Die Erfindung wird nun an Hand eines zur Erzeugung von Zündfunken für einen Verbrennungsmotor
dienenden Ausführungsbeispiels ausführlich erläutert
Die einzige Figur der Zeichnung stellt ein Schaltbild einer die Thyristor-Schaltungsanordnung nach
der Erfindung enthaltende Zündvorrichtung dar, wobei im Schaltbild der besseren Übersicht wegen lediglich
die Funkenstrecke eines einzigen Zylinders und ein synchron mit der Motorwelle angetriebener mechanischer
Unterbrecher als Unterbrecherschalter dargestellt sind.
Die in der Zeichnung gezeigte Zündvorrichtung enthüll einen ersten Schaltungsteil S/l, der zur eigent-
liehen Erzeugung der Zündfunken dient und außer einem Zündtransformator 7 und einem Speicherkondensatoer
C1 einen Ladetransformator 1 enthält, dessen
Eisenkern eine Primärwicklung 1 α und eine Sekundärwicklung
1 b trägt, und der in der Schaltung als induktiver Speicher verwendet ist.
Das eine linde der durch cine Diode D4 überbrückten
Primärwicklung Ta des Zündtransformators 7 ist über den Speicherkondensator C1 und eine
Ladediode D. mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 1 b des Ladetransformators 1 verbunden,
anderenends liegen die Primärwicklung Ta des Zündtransformator
7 und die Sekundärwicklung 1/' des
L.adptransiormators 1 an Masse. Das eine Ende der Primärwicklung 1 α des Ladetransformators 1 ist über
einen Zündschalter 7. mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle Bt, der Fahrzeugbatterie verbunden
und außerdem an den dritten Schahungsteil SC, der Thyristor-Schaltungsanordnung angeschlossen.
Das andere Ende der Primärwicklung 1« des Ladetransformator
1 führt zu einem zweiten Schaltungsteil SB, der zur Steuerung des Stromflusses durch die
Primärwicklung I α dient und einen Transistor T sowie ein Rückkoppelglied 2 enthält. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel weist das Rückkoppelglied 2
eine Hauptwicklung la und eine erste und zweite Steuerwicklung 2b bzw. 2c auf. Die Primärwicklung
1 u ist mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T und der Hauptwicklung la in Reihe mit den
Polen der Gleichstromquelle BT verbunden. Ein
Stromstoß durch die zweite Steuerwicklung Ic des
Rückkoppelgliedcs 2 bewirkt, daß der Transistor T leitend wird und durch die Primärwicklung Io des
Ladetransformators 1 Strom zu fließen beginnt. Beim Erreichen einer bestimmten Stromstärke soll der
Transistor T sperren. Schaltungsanordnung^ hierzu sind bekannt und brauchen de-halb nicht im einzelnen
erläutert zu werden, da sie /udem die Erfindung
nicht betreffen. Nach dem Unierbrechen des Stromflusses durch die Primärwicklung In bricht das
Magnetfeld des Ladetransformators zusammen, und sowohl in der Primärwicklung la als auch in der
Sekundärwicklung 1 b desselben werden Spannungen induziert. Durch die Sekundärwicklung!/' wird, wie
erwähnt, der Speicherkondensator C3 aufgeladen. Zur Kondensator C1 den Zündkondensator C2 über die
Entladung des Speicherkondensators C3 ist eine Thy- zweite Steuerwicklung Ic des Rückkoppelgliedes 2,
ristor-Schaltungsanordnung mit dem Thyristor 6 und den gezündeten Steuer-Thyristor 5 und den Widereiner
Zündschaltung vorgesehen, die den dritten stand R2 vollends auflädt. Der den Zündkonden-Schaltungsteil
SC der Zündvorrichtung bildet. 5 sator C2 aufladende starke Stromimpuls erzeugt
Die dareestellte Zündschaltung SC enthält einen über den Widerstand R7 einen Zündimpuls für den
Zündkondensator C,, dessen eine Elektrode über Thyristor 6, so daß dieser zündet und der Speichereinen
Widerstand^ an Masse liegt und über eine kondensator C3 durch die Primärwicklung la des
Anschlußklemme ll' durch einen Leiter 10 mit der Zündtransformators 7 entladen und über die Sekun-Steuerelektrode
GK des Thyristors 6 verbunden ist. io därwicklung Ib desselben ein Zündfunke erzeugt
Dem Widerstand R1 ist zur Spannungsstabilisierung wird.
eine Zenerdiode ZD^ parallelgeschaltet. Die andere Gleichzeitig wird durch den Stromnuß durch die
Elektrode des Zündkondensators C, ist über einen zweite Steuerwicklung des Rückkoppelgliedes 2 in
Ladewiderstand R, an die Kathode eines Steuer- dessen ersten Steuerwicklung Ib eine Spannung inThyristors
5 angeschlossen. Die Anode des Steuer- 15 duziert, die den Transistor T aufsteuert, so daß durch
Thyristors 5 ist über die zweite Steuerwicklung Ic die Primärwicklung la des Ladetransformators Strom
des Rückkoppelgliedes 2 sowohl mit der einen Elek- zu fließen beginnt. Bei einer bestimmten Stromstärke
trode eines Kondensators C1 als auch über eine sperrt der Transistor Γ wieder, so daß das Magnet-Diode
D , die Primärwicklung 1 α des Ladetransfor- feld des Ladetransformators 1 zusammenbricht und
mators 1 und den Zündschalter Z mit dem positiven 20 durch die in dessen Primärwicklung 1 α induzierte
Pol der Gleichstromquelle Bt verbunden. Die andere Spannung über die Diode D1 der Kondensator C1
Elektrode des Kondensators C1 liegt an Masse. Der aufgeladen wird, da vorher mit dem Aufladen des
Kondensator C1 bildet zusammen mit der Diode D1 Zündkondensators C2 der Steuer-Thyristor 5 wieder
und der Primärwicklung 1 α des einen induktiven gesperrt worden war.
Speicher darstellenden Ladetransformators 1 die Lade- 25 Das Verhältnis der Windungszahlen von Primärspannunesquelle
für den Zündkondensator C1, wie und Sekundärwicklung des Ladetransformators ist
noch ausführlicher erläutert wird. hierbei so gewählt, daß sich der Speichcrkonden-
Der positive Pol der Gleichstromquelle Bt ist ferner sator C., auf etwa 37OVoIt und der Kondensator C1
über den Zündschalter Z, einen Strombegrenzungs- auf etwa 40 Volt auflädt. Diese Spannung am Konwiderstand
R-, eine in Durchlaßrichtung geschaltete 30 densator C1 reicht aus. um auch den Zündkonden-Diodc
D1 und zwei in Reihe geschaltete und einen sator C2 auf etwa 30 Voll aufzuladen, so daß an den
Spannungsteiler bildende Widerstände/?4 und/?s mit gcöffneien Unterbrecherkontakten 3<i. 3 b eine ausder
Kathode des Steuer-Thyristors 5 verbunden. reichend hohe Spannung liegt, die Fehlschlüsse beim
Dieser Schaltungsteil bildet die Hilfszündschaltung Schließen der Kontakte verhindert,
für den Steuer-Thyristor, wobei die Steuerelektrode 35 Beim Schließen der Unterbrecherkontakte 3./. 3i>
desselben an den Mitlelabgriff des Spannungsteilers entlädt sich der Zündkondensator C, einerseits durch
angeschlossen ist. Zur Stabilisierung der Zündspan- den Widerstand R- und andererseits über den Widernung
für den Steuer-Thyristor 5 und der Betriebs- stand R2. die Diode D2 und den Widerstand R4 sowie
spannung für die Zündvorrichtung ist der Verbin- die Diode /),.. wobei die Gleichstromquelle Bt über
dungspunkt von Zündschalter Z und Strombegren- 40 den Strombegrenzungswiderstand R. kurzgeschlossen
Zungswiderstand/?-sowie der Verbindungspunkt von ist. jedoch wegen dci llühc des Stroimbcsrcn.'v.nizs-Strombegrenzungsvviderstand
R. und Diode D., über Widerstandes nur ein ganz geringer Strom fließt,
je eine Zenerdiode ΖΟ.Λ und ZD., und einen Erdungs- Der Zündimpuls für den Thyristor 6 der Schulleiter
9 mit Masse verbunden. Der negative Pol der tungsanordnung wird, wie beschrieben, durch den
Gleichstromquelle Br liegt an Masse und ist an den 45 Ladestrom des Zündkondensators C, er/euet. Damii
beweglichen Kontakt 3b des hier als Steuergeber- am Widerstand R- ein /um Zünden des Thyristors f
schalter U benutzten mechanischen Unterbrechers, ausreichender Spannungsabfallimpuls entstehen kann
Der feste Kontakt 3<i des Unterbrechers ist über eine muß der Kondensator C, vor dem L:ule\orcane eim
Diode DH mit dem Verbindungspunkt von Diode D.. bestimmte freie I adekapa/ität aufweisen. Hat siel
und Spannungsteiler K4. Ks verbunden. Dem die 50 der /ündkondensator Γ, beim Zünden des Steuer
Steuerelektrode (7- des Steuer-Thyristors5 mit dessen Thyristors 5 nicht cntspicchend weit entladen, st
Kathode verbindenden Widerstand R^ des Span- reicht der SpannungsabfaHimpuK am Widerstand R
nuncsteilers ist eine Diode D, parallelgeschaltet. Bei zum Zünden des Steuer-Thvnsiors 5 nicht aus. Ir
geschlossenen Unterbrecherkontakten 3a. 3b ist so- Fehlzündungen durch RückpraUen der Unterbrechet
mit für den Zütulkondensator C, ein aus dem Wider- 55 kontakte 3«. 3h 711 verhindern, werden die Widei
stand R.. der Diode D., und dem Widerstand R1 so- stände R. und R.,. R1 so bemessen, daß ein Zündvoi
wie die Diode D,. und den Unterbrecherkontakten 3 a. gang erst wirksam werden kann, wenn die L ntci
3 h bestehender Entladcstromkreis gebildet. brech.-rkontakte eine gewisse Zeit geschlossen warei
Wird bei aufgeladenem Kondensatort, und offe- so da!<
sich der Zündkondensator ('., i^nüaend we
ncn Unieibrcchcrkontakten 3 u. 3 b der Zündschalter / 60 entladen konnte.
geschlossen, so beginnt sich der Zündkondensator C2 öffnen sich die Unterbreche'kontakte 3a, 3
über den Strombegrenzungswiderstand/?., die Di- wieder, so wiederholt sich der cU-n bcehriebei
ode D und die Widerstände R1. R^ des Spannungv- Vorgang erneut. Die Zenerdiode //>., vcrhindc
teilers sowie den Widerstand R., aufzuladen, wobei Fehlzündungen, die bei Spannungsschvvankungcn at
infolge des Stromflusses durch den dem Steuer- 65 treten würden.
ThviiMorS parallelgeschaltetcn Spannungsteiler der Die Diode D6 verhindert Fehlzündunccn. die i
Mcuci-Thyristor S leitend wird und der, wie noch folee von durch Störfelder bedingte statische A;
rt wird, auf einer höheren Spannung liegende ladungen entstehen wurden.
Die vorstehend an Hand eines Zündgerätes beschriebene Thyristor-Schaltungsanordnung zum Ein-
und Aussschalten einer Last ist aucli für andere
Zwecke bestens brauchbar, wobei schaltungstechnische Unterschiede im wesentlichen auf die Ausbildung
des Steuergeberschalters und der Ladespan-
(o
nungsquelle für den Zündkondensator beschränk! sein werden.
Die Thyristor-Schaltungsanordnung ist einfach in Aufbau, und ihre Verlustleistung im Betrieb ist se
gering, daß eine Eigenerwärmung der Halbleiter bauelemente praktisch nicht in Erscheinung tritt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Zündschaltung für den Leistungsthyristor einer unterbrechergesteuerten elektronischen
Zündanlage für Verbrennungsmotoren, bei welcher Zündimpulse für den Leistungsthyristor
durch öffnen von im Batteriestromkreis liegenden Onterbrecherkontakten mittels eines den Unterbrecherkontakten parallelgeschalteten .RC-Gliedes
erzeugt werden, dessen Widerstand an die Zündstrecke des Leitungsthyristors angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C3) des /?C-Gliedes über mindestens
einen ohmschen Widerstand (A4) mit dem ihm
zugehörigen Unterbrecherkontakt (3 a) verbunden ist und daß an dem /?C-Glied (R., C1) eine Zündspannungsquelle
(C1) in Reihe mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Sehallelemcntes
(5) anliegt, das mit dem Unterbrecher (U) in Verbindung steht, derart, daß bei sich
öffnenden Unterbrecherkontakten (3«, 3/;) das elektronische Schaltelement (5) leitend geschaltet
und das V?C-GIied (C.,, R.) zur Erzeugung eines Zündimpulses Tür den Leistungsthyristor (6) an
die Zündspannungs-Quelle (C1) angeschlossen
wird und bei geschlossenen Unterbreche rkontakten
(3«, 3/)) das elektronische Schaltelement (5) gesperrt ist und sich der bei der Erzeugung des
Zündinipulses aufgeladene Kondensator (C2) des /üC-Gliedes für eine konlaktprellungsfreie Erzeugung
des folgenden Zündinipulses durch den zwischen ihm und dem Unterbrecherkontakt (3a) befindlichen
mindestens einen ohmschen Widerstand (R1) verzögert entlädt.
2. Zündschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare elektronische
Schaltelement (5) ein Thyristor ist und der Kondensator (C.) des /?C-Gliedes über eine Reihenschaltung
dreier Widerstände (R.„RH,R4) mit dem
ihm zugeordneten Unterbrecherkontakt (3 a) verbunden ist. wobei die Kathode des Steuerthyristors
über einen eisten Widerstand (R1) der Reihenschaltung mit dem Kondensator (C.,) des
/v ("-Gliedes verbunden ist und ein zweiter Widerstand
(7?s) der Reihenschaltung parallel zur Steuerstrecke des Steuerthyristors liegt.
3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (R4)
der Reihenschaltung (R.,, Rb, R4) mit der Anode
einer ersten Diode (D 6) verbunden ist, deren Kathode an einen Kontakt (3a) der Unterbrecherkontakte
angeschlossen ist, daß der dritte Widerstand (/?,) außerdem mit der Kathode einer zweiten
Diode verbunden ist, deren Anode mit dem Pluspol der Batterie (B -) in Verbindung steht,
und daß der Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes (R.,, RH) mit der Anode
einer dritten Diode (D.,) verbunden ist, deren Kathode an den Verbindungspunkt zwischen dem
zweiten und dem dritten Widerstand (R^, R4) angeschlossen
ist.
4. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannungs-Quelle
(C1) aus einem Kondensator mit einer durch die Batterie (Bl) gespeisten Ladeschaltung
besteht, wobei der Zündspannungs-Kondensator auf eine höhere als die Batteriespannung aufgeladen wird.
5. Zündschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Verwendung in einer Hochspannungs-Kondensator-Zündanlage, deren Speicherkondensator
durch die Sekundärwicklung eines als induktiver Speicher wirkenden Ladetransformators über einen
Ladegleichrichter aufgeladen und durch einen Leistungsthyristor entlanden wird, wobei der
Stromfluß durch die Primärwicklung des Ladetransformators durch eine transistorisierte Schaltungsanordnung mit einem Rückkoppelglied gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
der Anode des Steuer-Thyristors (5) verbundene Elektrode des Zündspannungs-Kondensators (C1)
über eine Diode (D1) an die Primärwicklung (1 a) des Ladetransformators (1) angeschlossen ist,
derart, daß durch die bei zusammenbrechendem Magnetfeld in der Primärwicklung (la) induzierte
Spannung der Zündspannungs-Kondensator (C,) mit an der genannten Kondensatorelektrode ρ >sitivem
Potential aufgeladen wird.
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