DE2054133C3 - Zündschaltung fur den Leistungs thyristor einer elektronischen Zundan lage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrilft eine Zündschaltung für den Leistungsthvristor einer imterbrechergestcuerten elektronischen Zündanlage für Verbrennungsmotoren, bei welcher Zündimpulse für den Leistungsthyristor durch ()ITncn vt)ii im Batteriestromkreis liegenden Unterbrecherkontakten mittels eines den Unterbrecherkontakten parallelgeschalteten /?CG'iedes erzeugt werden, dessen Widerstand an die Zündstrecke des Leistungsthyristors angeschlossen ist. Eine Zündschaltung dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift I 2-W 593 bekannt. Sk unterscheidet sich 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 Verbrennungsmotoren im allgemeinen nicht erfüllt sind. Vor allem muß die Spannung der Batterie-Lichtmaschmcnkombination konstant und eine sichere Kc.ntakigabe der Unterbreeherkontakte 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 Unterbreeherkontakte entscheidend und damit drehzahlabhängig.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Zündschaltung zu schaffen, die unabhängig von der ßatteriespannung ist, geringe Anforderungen an die Unterbreeherkontakte stellt und gleichwohl gegen Fehlzündungen auf Grund prellender Kontakte gesichert ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kondensator des RC-Gliedes über mindestens einen ohmschen Widerstand mit dem ihm zugehörigen Unterbrecherkontakt verbunden ist und daß an dem /?C-Glied eine Zündspannungsquelle in Reihe mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Schaltelcmcntes anliegt, das mit dem Unterbrecher in Verbindung steht, derart, daß bei sich öffnenden Unterbrecherkontakten das elektronische Schaltelement leitend geschaltet und das RC-Glied zur Erzeu-

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^ung eines Zündimpulses für den l.eisiunnsihv rislor durch die Primärwicklung des l.adctraiislormaiois

.in die /ündspannungsquellc angeschlossen und und durch eine transistorisierte Schaltungsanordnung mit

hei geschlossenen Unterhrechcrkontaktcn das elek- einem Rückkoppelglied gesteuert ist. wobei die

;,,mische Schaltelement gesperrt ist und sich tier hei mit tier Anode des Steuerlhv ri-tors verbundene 1 ι-Α-

ilci 1 iveiigung des Zündinipulses aulneladene Kon- :> '.rode des /untlspannungskondcnsators über eine

j.nsator des KC-Gliedes für eine kontak'.prellungs- Diode an die Primärwicklung des Ladetransformatoi -

lic;c- Erzeugung des folgenden Zündimpulses, durch angeschlossen ist. derart, daß durch die bei /usammen-

il. Ii /wischen ihm und dem Unterbrecherkontakt be- breckiuLm Magnetlei in der Primärwicklung indu-

::-;,;;:chen mindestens einen ohmschen Widerstand zierte Spannung dei Zundspaninmgskoi-den-ator nut

>..../. .'jert entlädt. _In an der ueiiannten Kondensatorelektrode· positiseni

Das ZusammenwirKen tier Ziindspannungsquelle Potential aufgeladen wird.

: .. UIk¹Mi elektronischen Seh ;er ermöglicht die Die Erfindung wird nun an I land eines /ur F r/cu-

v-ieilhaften Wirkungen der F.inndung. Be'i sich ölT- 1:1ms: \on Züntllunken iür einen Verbrennungsmotor

:..-:i.!cn L'nterhrecherkontakten zündet der Steuer- dienenden Ausführungsheispieis ausführlich erläutert,

i-tor und schließt den Kondensator des A'C-Glie- 15 Die ein/ine figur der Zeichnung stellt ein Schah-

ile--. an die Zündspannungsquelle an. so daß für die bild einer die f h\ ristor-Schahungsanordnung niicn

Zandimpulscrzcugung ein Spaiiivingsteiler mit einer der Erfindung enthaltende Zii ..!vorrichtung dar. wo-

entsprechend kleineren Zeitkonstante dieses RC-GWc- bei im Schaltbild der besseren Lb- rsicht wegen ledig-

Je-. und die höhere Spannung der Zündspannungs- lieh die Funkenstrecke eines einzigen Z\ linders und

,j;.t!le bestimmend sind, wobei bei geschlossenen 20 ein synchron mit der Motorwelle angetriebener me-

Unterbrecherkontakten /um Entladen des Kunden- chanischer Unterbrecher als Unterbrecherschalter dar-

s;..tors des ftC-Gliedes dem Spannungsteiler weitere ges.cllt sind.

Widerstände zugeschaltet sind, so daß die Zeitkon- Die in der Zeichnung gezeigte Zündvorrichtung sMiiie des /iC-Gliedes größer ist und an den Unter- einhält einen ersten Schallungsteil .S'A. der zur eigenthiecherkontakten eine höhere Spannung liegt, die 25 liehen Erzeugung der Zündfunken dient und außer einen sicheren Kontakt der geschlossenen Unter- einem Zündtransformator 7 und einem Speicherkonbrecherkontaktc gewährleistet. Die Batterie braucht densatoer C₁ einen Ladetransformator 1 enthält, deshierbei zusätzlich nur die Leistung zum Zünden ues sen Eisenkern eine Primärwicklung 1 α und eine Se-SiL-uerthyristors und die Zündspannungsquelle selbst kundärwicklung 1 b trägt, und der in der Schaltung nur die Leistung zum Zünden des Leistungsthyristors 30 als induktiver Speicher verwendet ist. aufzubringen. Das eine Ende der durch eine Diode />, iiber-Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung brückten Primärwicklung la des Zündtranstorinaist vorgesehen, daß das steuerbare elektronische tors 7 ist über den Speicherkondensator C, und eine Schaltelement ein Thyristor ist und der Kondensator Ladediode D. mit dem einen End; de- Sekundardes /vT-Gücdc über eine Reihenschaltung dreier 35 wicklung 1/1 des Ladetransformators I verbunden. Widerstände mit dem ihm zugeordneten Unterbrecher- anderenends liegen die Primärwicklung la des Zündkontakt verbunden ist, wobei die Kathode des Steuer- transformator 7 und die Sekundärwicklung 1/' des thyristors über einen ersten Widerstand der Reihen- Ladetransformators 1 an Masse. Das eine Ende der schaltung mit dem Kondensator des WC-Gliedes Primärwicklung 1 π des I adetransformators 1 ist über verbunden ist und ein zweiter Widerstand der 40 einen Zündschalter 7 mit dem oositiven Pol einer Reihenschaltung parallel zur Steuerstrecke des Steuer- Gleichstromquelle Bi, der Fahrzeugbatteiie verbunthvristors liegt. den und außerdem an den dritten Schaltungsteil .S( . Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der dritte Wider- der Thyristor-Schaltungsanordnung angeschlossen, stand der Reihenschaltung mit der Anode einer ersten Das andere Ende der Primärwicklung 1 α des Lade-Diode verbunden ist, deren Kathode an einem Kon- 45 transformator 1 führt zu einem zweiten Schaltungstakt der Unterbrecherkontakte angeschlossen ist. wenn teil SH, der zur Steuerung des Stromflusscs durch die der dritte Widerstand außerdem mit der Kathode Primärwicklung I α dient und einen Transistor / soeiner zweiten Diode verbunden ist, deren Anode mit wie ein Riickkoppelglicd 2 enthält. Im dargestellten dem Pluspol der Batterie in Verbindung steht und Ausführungsbeispiel weist das Rüekkoppelglicd wenn der Verbindungspunkt des ersten und des 50 eine Hauptwicklung 2« und eine erste und zweite zweiten Widerstandes mit der Anode einer dritten Steuerwicklung 2b bzw. Ic auf. Die Primärwicklung Diode verbunden ist, deren Kathode an dem Verbin- 1 α ist mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Transidungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten stors T und der Hauptwicklung la in Reihe m:t den Widerstand angeschlossen ist. Polen der Jleichstromquelle BT verbunden. Ein Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der 55 Stromstoß durch die zweite Steuerwicklung Ic des Erfindung ist vorgesehen, daß die Zündspannungs- Rückkoppelgliedes 2 bewirkt, daß der Transistor 7 quelle aus einem Kondensator mit einer durch die leitend wird und durch die Primärwicklung 1 α des Batterie gespeisten Ladeschaltung besteht, wobei der Ladetransformators 1 Strom zu fließen beginnt. Be:m Zündspannungskondensator auf eine höhere als die Erreichen ein^r bestimmten Stromstärke soll der Batteriespannung aufgeladen wird. 60 Transistor T sperren. Schaltungsanordnung hierzu Eine noch weiter? vorteilhafte Ausgestaltung der sind bekannt und brauchen deshalb nicht im einzel-Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Zünd- neu erläutert zu werden, da sie zudem die Erfindung schaltung bei einer Hochspannungskondensator- nicht betreffen. Nach dem Unterbrechen des Strom-Zündanlage verwendet wird, deren Speichernden- Husses durch die Primärwicklung Iw bricht das sator durch die Sekundärwicklung eines als induktiver 65 Magnetfeld des Ladetransformators zusammen, und Speicher wirkenden Ladetransformators über einen sowohl in der Primärwicklung 1 α als auch in der Ladegleichrichter aufgeladen und durch einen Lei- Sekundärwicklung 1 b desselben werden Spannungen stunesthvristor entladen wird, wobei der Stromfluß induziert. Durch die Sekundärwicklung 1 b wird, wie

erwähnt, der Speicherkondensator C, aufgeladen. Zur Entladung des Speicherkondensators C₁ ist eine Thyristor-Sclialtungsanordnung mit dem Thyristor 6 und einer Zündschaltung vorgesehen, die den dritten Schallungsteil .ST der Zündvorrichtung bildet.

Die dargestellte Zündschaltung .VC enthält einen Zündkondensator C₂. dessen eine Elektrode über einen Widerstand R₁ an Masse liegt und über eine Anschlußklemme 11 durch einen Leiter 10 mit der Steuerelektrode G₁. des Thyristors 6 verbunden ist. Dem Widerstand R₁ ist zur Spannungsstabilisicrung eine Zenerdiodc ZD, parallelgcschaltct. Die andere Elektrode des Zündkondensators C., ist über einen Ladewiderstand R., an die Kathode eines Steuer-Thyristors 5 angeschlossen. Die Anode des Steuer-Thyristors 5 ist über die zweite Steuerwicklung Ic des Rückkoppclglicdes 2 sowohl mit der einen Elektrode eines Kondensators C₁ als auch über eine Diode D₁, die Primärwicklung I « des Ladctransformalors 1 und den Zündschalter Z mit dem positiven Pol der Glcichstromc|ucllc Bi verbunden. Die andere lilektrode des Kondensators C₁ liegt an Masse. Der Kondensator C₁ bildet zusammen mit der Diode/), und der Primärwicklung 1 α des einen induktiven Speicher darstellenden Ladetransformalors 1 die Ladespanmmgsquelle für den Zündkondensator C₁, wie noch ausführlicher erläutert wird.

Der positive Pol der Gleichstromquelle Bi ist ferner über den Zündschalter Z, einen Strombegrenzungswiderstand R., eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode A₁ und zwei in Reihe geschaltete und einen Spannungsteiler bildende Widerstände K₄ und K_x mit der Kathode des Steuer-Thyristors S verbunden. Dieser SehalHingstcil bildet die Hilfszündschaltung für den Steuer-Thyristor, wobei die Steuerelektrode desselben an den MittelabgrifT des Spannungsteilers angeschlossen ist. Zur Stabilisierung der Zündspannung für den Steuer-Thyristor 5 und der Betriebsspannung für die Zündvorrichtung ist der Verbindungspunkt von Zündschalter Z und Strombegrenzungswiderstand R. sowie der Verbindungspunkt von Strombegrenzungswiderstand R. und Diode D., über je eine Zcnerdiode ZD_x und ZD₁ und einen Erdungsleiter 9 mit Masse verbunden. Der negative Pol der Gleichstromquelle Bi liegt an Masse und ist an den beweglichen Kontakt 3ft des hier als Steucrgeberschalter U benutzten mechanischen Unterbrechers. Der feste Kontakt 3 a des Unterbrechers ist über eine Diode D_B mit dem Verbindungspunkt' von Diode D., und Spannungsteiler R_v /?_N verbunden. Dem die Steuerelektrode G, des Steuer-Thyristors 5 mit dessen Kathode verbindenden Widerstand /?_H des Spannungsteilers ist eine Diode D₂ parallelgeschaltet. Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten 3 a. 3 b ist somit für den Zündkondensator C, ein aus dem Widerstand R „ der Diode D., und dem Widerstand R_x sowie die Diode D_B und den Unterbrecherkontakten 3 a, 3 b bestehender Entladestromkreis gebildet.

Wird bei aufgeladenem Kondensator C₁ und offenen Unterbrecherkontakten 3 a.3 b derZündschalterZ geschlossen, so beginnt sich der Zündkondensator C₂ über den Strombegrenzungswiderstand R-, die Diode D., und die Widerstände A₄, /?_Ä des Spannungsteilers sowie den Widerstand R₁ aufzuladen, wobei infolge des Stromflusses durch den dem Steuer-Thyristor 5 parallelgeschalteten Spannungsteiler der Steuer-Thyristor 5 leitend wird und der, wie noch erläutert wird, auf einer höheren Spannung liegende Kondensator C, den Zündkondensator C, über die zweite Steuerwicklung Ic des Rückkoppclglicdes 2, den gezündeten Steuer-Thyristor 5 und den Widerstand R., vollends auflädt. Der den Zündkondensator C aufladende starke Stromimpuls erzeugt über den Widerstand R. einen Zündimpuls für den Thyristor 6, so daß dieser zündet und der Speicherkondensator C₁ durch die Primärwicklung 7« des Zündtransformators 7 entladen und über die Sekundärwicklung Ib desselben ein Zündfunke erzeugt wird.

Gleichzeitig wird durch den Stromfluß durch die zweite Steuerwicklung des Rückkoppelglicdcs 2 in dessen ersten Stcucrwicklung Ib eine Spannung induziert. die den Transistor T aufslcucrt, so daß durch die Primärwicklung I« des Ladetransformators Strom zu fließen beginnt. Bei einer bestimmten Stromstärke sperrt der Transistor T wieder, so daß das Magnetfeld des Ladetransformators 1 zusammenbricht und durch die in dessen Primärwicklung la induzierte Spannung über die Diode O₁ der Kondensator C₁ aufgeladen wird, da vorher mit dem Aufladen des Zündkondcnsators C., der Steuer-Thyristor 5 wieder gesperrt worden war.

Das Verhältnis der Windungszahlen von Primär- und Sekundärwicklung des Ladetransformators ist hierbei so gewählt, daß sich der Speicherkondensator C., auf etwa 370 VoU und der Kondensator C₁ auf etwa 40 Voit auflädt. Diese Spannung <mi Kundcnsator C₁ reicht aus. um auch den Zündkondensator C, auf etwa 30 Volt aufzuladen, so daß an den geölinel.Mi Unterbrccherkontakten 3a, 3/; eine ausreichend hohe Spannung liegt, die Fehlschlüsse beim Schließen der Kontakte verhindert.

Beim Schließen der Unterbrecherkontakte 3«, 3b entlädt sich der Zündkondensator C, einerseits durch den Widerstand R₁ und andererseits über den Widerstand W.,. die Diode D., und den Widerstand /?, sowie die Diode D_n, wobei "die Gleichstromquelle Bi über den Strombegrenzungswiderstand R. kurzgeschlossen ist, jedoch wegen der Höhe des Strombegrenzungswiderstandes nur ein ganz geringer Strom fließt.

Der Zündimpuls für den Thyristor 6 der Schaltungsanordnung wird, wie beschrieben, durch der Ladestrom des Zündkondensators C, erzeugt. Damil am Widerstand R- ein zum Zünden des Thyristors ί ausreichender Spannungsabfallimpuls entstehen kann muß der Kondensator C, vor dem Ladevorgang eine bestimmte freie Ladekapazität aufweisen. Hat siel der Zündkondensator C, beim Zünden des Steuer Thyristors S nicht entsprechend weit entladen, se reicht der Spannungsabfallimpuls am Widerstand R zum Zünden des Steuer-Thyristors 5 nicht aus. Un Fehlzündungen durch Rückprallen der Unterbrecher kontakte 3 a. 3 h zu verhindern, werden die Wider stände R₁ und R.„ R^ so bemessen, daß ein Zündvor gang erst wirksam werden kann, wenn die Unter brecherkontakte eine gewisse Zeit geschlossen waren so daß sich der Zündkondensator C genügend wei entladen konnte.

Öffnen sich die Unterbrecherkontakte 3 a, 31 wieder, so wiederholt sich der eben beschrieben Vorgang erneut. Die Zenerdiode ZD._y verhindei Fehlzündungen, die bei Spannungsschwankungen aul treten wurden.

Die Diode D₀ verhindert Fehlzündungen, die ir folge von durch Störfelder bedingte statische Aul ladungen entstehen würden.

Die vorstehend an Hand eines Zündgerätes beschriebene Thyristor-Sehultungsaiiordnung zum Ein- und Aussschaltcn einer Last ist auch für andere Zwec! c bestens brauchbar, wobei schaltungsteehnische Unterschiede im wesentlichen auf die Ausbildung des Steuergeberschalters und der Ladespan-

nungsquelle für den Zündkondensator beschränkt sein werden.

Die Thyristor-Schaltungsanordnung ist einfach im Aufbau, und ihre Verlustleistung im Betrieb ist so gering, daß eine Eigenerwärmung der Halbleiterbauelemente praktisch nicht in Erscheinung tritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zündschaliutiü tür ilen LcMuiiüsihv ristoi cm er ι J111 c r h r c υ h ο r i£ c s ι ο-11 c r t c 11 elek ι ronischen Zündanlage tür Ycrhrcununiismolorcn. hei welcher Ziindimpulse für den I .eistιιιιιι·»ι1ι\. riMor durch OiTnen von im Batieriesiromkrcis liegenden I ntcrbrecherkontaklen milicls eines den Unter- m hrecherkoniakten parallelgeschaltclen Ri '-Gliedes erzeugt werden, dessen W idersuiiul an die Zündsireeke des 1 .eiümgsthv rislors angeschlossen isi d a ti u r c h g e k e π η / e i c h net. dal.', der kondensator ((',) ties R( -Gliedes üher mindcsiens einen ohmsehen Widerstand (K₁) mit dem ihm zugehörigen Unterbrecherkontakt (3a) verbunden ist und daB an dem /fC-Glied (R-. C) eine Ziindspannungsquelle (T₁) in Reihe mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Schaltelenientes (5) anliegt, das mit dem Unterbrecher (U) in Verbindung steht, derart, daß hei sich öffnenden Unterbrecherkontakten (3«, 3/)) das elektronische Schaltelement (5) leitend geschaltet und das /iC-Glied ((".,. R-) zur Erzeugung eines Zündimpulses für den Leistungsthyristor (6) an die Zündspannungs-Ouelle (C₁) angeschlossen wird und bei .. .'sehlossenen Unterbrecherkontakten (3rt. 3h) das elektronisch" Schaltelement (5) gesperrt ist und sich der bei der Erzeugung des Zündimpulses aufgeladene Kon'ensator (C) des WC-Gliedes für eine kontaktprellungsfreie Urzeugung des folgenden Zündimpulses durch den zwischen ihm und dem Unterbrecherkontakt (3«) befindlichen mindestens einen ohmschen Widerstand (R,) verzögert entlädt.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare elektronische Schaltelement (5) ein Thyristor ist und der Kondensator (C₁,) des WC-Gliedes über eine Reihenschaltung dreier Widerstünde (/?.,. R_v, RJ mit dem ihm zugeordneten Unterbrecherkontakt (3«) verbunden ist. wobei die Kathode des Steuerthyristors über einen ersten Widerstand (R.,) der Reihenschaltung mit dem Kondensator (C.,) des /?C-Gliedes verbunden ist und ein zweiter Widerstand (RJ der Reihenschaltung parallel zur Steuerstrecke des Steuerthyristors liegt.

3. Zündschaltung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (R,) der Reihenschaltung (R.,, R_s, RJ mit der Anode einer ersten Diode (D~6) verbunden ist, deren Kathode an einen Kontakt (3a) der Unterbrecherkontakte angeschlossen ist, daß der dritte Widerstand (Zi₁) außerdem mit der Kathode einer zweiten Diode verbunden ist, deren Anode mit dem Pluspol der Batterie (öl·) in Verbindung steht, und daß der Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes (R.,, RJ mit der Anode ' einer dritten Diode (D.,) verbunden ist, deren Kathode an den Verbindungspunkt z.wischcn dem zweiten und dem dritten Widerstand (R_H, RJ angeschlossen ist.

4. Zündschaltung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannungs-Quelle (C₁) aus einem Kondensator mit einer durch die Batterie (Bi) gespeisten Ladeschaltung besteht, wobei der Zündspannungskondensator auf eine höhere als die Batlericspanniim; auluelatlcn wird.

5. Zündschaltung nach den .Ansprüchen I bis 4 /iir Verwendung in einer Hochspannungs-Kondensaior-Zündanlage, deren Speie her kondensator durch die Sekundärwicklung eines als induktiver Speicher w irkenden I.adetransformalors über einen LadcgL-iehriehter autgeladen und durch einen Leistungsthyristor entladen wird, wobei der Stromfluß durch die Primärwicklung des Ladetransformators dur. h eine transistorisierte Schaltungsanordnung mit einem Rückkoppelglied gesteuert isi, dadurch gekennzeichnet, daß the mn tier Anode des Steuer-Thv ristors (5) verbundene L'lekiiode des Zündspannimgs-Kondens-itors (C₁) ühvM· eine DiOtIc(O₁) im cUo Primärwicklung^! a) des Ladetransformators (I) angeschlossen ist. derart, daß durch die b'.'i zusammenbrechendem Magnetfeld in der Primärwicklung (I a) induzierte Spannung der Zündspannunus-Kondensator (C₁) mit an der genannten kondensatorelektrode positivem Potential aufgeladen wird.