DE2126428B2 - Batteriegespeistes Transistorzündsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

den Thyristor abschalter, um den Zündkondensator aus der induktiv gespeicherten Energie wieder aufzuladen.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung aufgebautes Zündsystem bietet den Vorteil, daß mit einfachsten Mitteln ein optimaler Strom im Primärkreis der Zündspule aufrechterhalten werden kann, unabhängig davon, ob in diesem Schaltkreis ein Belastungswiderstand vorhanden ist oder nicht. Dabei kann dieser Belastungswiderstand sowohl ein diskreter Widerstand als auch der Widerstand der Verkabelung sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Widerstand des Fühlwiderstandes und die Reaktanz der Primärwicklung derart ausgewählt sind, daß mit ansteigender Drehzahl der Brenakraftmaschine der Spannungsabfall am Fühlwiderstand abnimmt.

Für die Verwirklichung der Erfindung ist von besonderem Vorteil, daß die Steuerelektrode des Halbleiterschalters mit dem Fühlwiderstand verbunden ist, um den Halbleiterschalter in an sieh bekannter Weise in Abhängigkeit von einer bestimmten, an dem Fühlwiderstand abfallenden Spannung leitend zu machen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung hervor, die den schematischen Aufbau eines batteriegespeisten Transistorzündsystems gemäß der Erfindung zeigt.

Das Transistorzündsystem ist an eine Batterie 10 angeschlossen, die das notwendige Betriebspotential liefert. Es kann ferner im Transistorzündsystem eine nicht dargestellte Ladevorrichtung vorgesehen sein. Die Betriebsspannung wird über einen Zündschalter 12 an di. Primärwicklung 14 a einer Zündspule 14 angelegt, deren Sekundärwicklung 14 b zur Zündentladung in herkömmlicher Weise mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Ein bei der dargestellten Ausführungsform vorgesehener Belastungswiderctand 16, der auch weggelassen werden kann, besitzt einen verhältnismäßig niederen Widerstandswert und eine verhältnismäßig hohe Wattleistung, um den Strom zur Primärwicklung 14 a zu verringern. Bei vielen Anwendungsfällen muß dieser Belastungswiderstand beim Einhau des Transistorzündsystems entweder überbrückt oder entfernt werden. Um das Anlegen einer falsch polarisierten Spannung an das Transistorzündsystem zu vermeiden, ist eine Trenndiode 18 mit der Anodenseite an den Belastungswiderstand 16 und mit der Kathodenseite an die Primärwicklung 14 α angeschlossen.

Das Transistorzündsystem gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus den innerhalb der gestrichelten Linie 20 dargestellten Komponenten. Ein Transistor 22 ist mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Serie zur Primärwicklung 14 a und in Serie zu einem Fühlwiderstand 24 geschaltet. Sobald der Transistor 22 leitend ist, bildet sich ein Spannungsabfall am Widerstand 24 aus, der am Gatter eines Thyristors 26 wirksam wird. Der Thyristor wird jedoch nur dann leitend, wenn die Spannung am Fühlwiderstand 24 einen bestimmten Wert erreicht. Die Anodenseite des Thyristors ist mit einem Schaltkreispunkt 28 verbunden, dzr seinerseits an der Basis des Transistors 22 liegt und den über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors geführten Strom einstellt. Ein Strombegrenzungswiderstand 30 liegt zwischen dem Gatter des Thyristors 26 und dem Emitter des lransistors 22, der" an den Fiihiwiderstand angeschlossen ist. Ferner ist ein Widerstand 32 zwischen den Thyristor 26 und das Bezugspotential geschahst und liefen auf Grund eines bestimmten Spannungsabfalls, wenn der Thyristor leitet, eine neue Vorspannungsbedingung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 22. welche den über dieses Transistor geführten Strom effektiv verringert. Ein temperaturempfindlicher Thermistor 34 ist mit dem Gatter des Thyristors 26 verbunden, um eine Stabilisierung bezüglich der Spannungsbedingung zu schaffen, bei welcher der Thyristor leitend gemacht wird. Zwischen die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 22 und das Bezugspotential, d. h. parallel zur Baüis-Emitter-Strecke, ist eine Diode 38 geschaltet, die verhindert, daß der Transistor versehentlich mi', einer unerwünschten Sperrspannung belastet wird.

Der Transistor 22 besitzt zwei effektive Leitfähigkeitszustände, wobei eine maximale Leitfähigkeit sich einstellt, wenn der Thyristor 26 nichtleitend ist und die Leitfähigkeit beim leitenden Thyristor 26 vemngert ist.

Die charakteristischen Eigenschaften der Primärwicklung 14 a bewirken zusammen mit dem Fühlwiderstand 24 einen Spannungsabfall am Fühlwiderstand 24 bei einer hohen Drehzahl des Motors. Diese verringerte Spannung macht den Thyristor 26 nichtleitend, wenn er zuvor leitend war, was der Fall sein würde, wenn der Belastungswiderstand! 16 aus der Schaltung entnommen wird, und bewirkt einen Anstieg des Stromes durch den Transistor 22, was seinerseits eine Vergrößerung des Stromes in der Primärwicklung 14 a bewirkt. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung bezüglich der 7,ündeigenschaften des Zündfunkens, der auf der Ausgangsseite des Zündtransformators 14 sich ausbildet.

Mit der Transistorzündschaltung sind herkömmliche Unterbrecherkontakte 40 verbunden, wovon die eine Seite am Bezugspotential, z.B. Masse, liegt und die andere Seite mit der Basis eines Transistors 42 über einen Widerstand 44 verbunden ist. Dieser Transistor 42 dient der Stromverstärkunng und ist mit seiner Emitter-Kollektorstrecke über einen Widerstand 46 in Serie zur Basis-Emitter-Sirecke des Transistors 22 geschaltet. Obwohl herkömmliche Unterbrecherkontakte für die Erläuterung der Erfindung Verwendung finden, ist es offensichtlich, daß auch andere Einrichtungen zusammen mit der Erfindung verwendbar sind, die zur Zündung eine Impulsinformation anlegen

Zur Stabilisierung ist mit dem Kollektor des Transistors 22 ein Kondensator 50 und ein spannungsabhängiger Widerstand 52 verbunden, die als Filter wirken. Der spannungsabhängige Widerstand 52 liegt zwischen dem Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 22 mit der Primärwicklung 14 α und dem Bezugspotential d. h. Massepotential. Der Kondensator 50 liegt ebenfalls am Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 22 mit der Primärwicklung 14 α und mit seiner anderen Seite an dem an die Batterie angeschlossenen Emitter des Transislors 42.

Die Wirkungsweise des Transistorzündsystems bei niederer Drehzahl, wenn der Belastungswiderstand 16 abwesend ist, besteht darin, daß der Thyristor 26 Strom führt, auf Grund des Spannungsanstieges am

Fühlwiderstand 24, um die Basis des Transistors 22 nach Massepotentini zu schalten, damit der Strom im Transistor 22 auf Grund der geänderten Vorspannung verringert wird. Bei hoher Drehzahl nimmt jedoch die am Fiihlwiderstand 24 abgegriffene Spannung auf Grund der Reaktanz der Primärwicklung 14« ab, wodurch die Erregung des Thyristors 26 abfällt und damit ein maximaler Strom durch den Transistor 22 fließt. Dadurch werden die für die Zündung der Brennkraftmachine erzeugten Zündfunken am Ausgang der Zündspule 14 entsprechend geändert und die Zündeigenschaften bei hoher Drehzahl verbessert.

Wenn der Belastungswiderstand 16 in der Schaltung vorhanden ist, wie sich dies z. B. auf Grund eines hohen, durch die Verdrahtung sich ergebendei Widerstandes einstellt, reicht der Spannungsabfal am Fühlwiderstand ΊΑ nicht aus, um den Thyristo 26 leitend zu machen. Damit fließt ein maximale Strom zu jeder Zeit durch den Transistor 22.

Das vorausstehend beschriebene Transistorzündsy stern ist mit herkömmlichen Zündspulen für Kraft· fahrzeuge verwendbar und kann sowohl für Anleger mit oder ohne einen Belastungswiderstand Verwen·

jo dung finden, so daß keine Notwendigkeit für da; Entfernen derartiger Belastungswiderstände besteht Es ist selbstverständlich, daß die Schaltung des Transistorzündsystems Veränderungen erfahren kann, ohne daß hierdurch die Konzeption der Erfindung

»5 geändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 muß in der Rege! ausgebaut werden, wenn das Tran-Patentansprüche: sistorzündsystem in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird. Es gibt jedoch auch Fälle, bei denen es not-

1. Batteriegespeistes Transistorzündsystem für wendig ist, einen derartigen Belastungswiderstand Brennkraftmaschinen zur Erzeugung eines über 5 _mit dem Einbau des Transistorzündsystems ebenfalls einen Zündtransformator erzeugten Zündfunkens einzubauen, wenn Zündsysteme bestimmter Art Veran einer Zündkerze mit vom Unterbrecher gelie- wendung finden. Es sind auch Transistorzündsysteme ferten Stromimpulsen zur Auslösung der Zün- bekannt, die die Verwendung spezieller Zündspulen dung, wobei die Primärwicklung mit einem dreh- erforderlich machen, die weniger Wicklungen auf c'sr zahlabhängigen induktiven Widerstand über einen w Primärseite besitzen und damit einen wesentlich gröohmschen Widerstand mit einer Spannungsquelle ßeren Strom über den Steuer transistor fließen lassen, verbunden ist und in Serie zu einem vom Strom- Diese Transistorzündsysteme sind besonders teuer, impuls gesteuerten Transistor liegt, dadurch da die herkömmlich standar.lisierte Zündspule durch gekennzeichnet, daß ein steuerbarer Halb- eine spezielle Zündspule ersetzt werden muß.
leiterschalter (Thyristor 26) mit der Steuerelek- 15 Es sind auch Kondensator-Zündsysneme bekannt trade des Transistors (22) verbunden und in Ab- (deutsche Auslegeschrift 1204 459 und deutsche Ofhängigkeit vom über den Transistor (22) und fenlegungsschrift 1956 814), bei denen die Auflaeinem dazu in Reihe geschalteten Fühlwiderstand dung des Zündkondensators über einen Transfertna-(24) fließenden Strom abhängig vom Widerstand tor erfolgt, dessen Primärwicklung in Serie zu einem im Primärkreis derart einschaltbar ist, daß der 20 ohmschen Widerstand und einem vom Stromimpuls Steuerimpuls im leitenden Zustand des Halb- gesteuerten Transistor liegt. Diese Schaltung dient im leiterscha.Iters ableitbar und damit der Strom einen Fall zur Konstanthaltung der Zündleistung bis durch die Primärwicklung der Zündspule (14) zu höchsten Drehzahlen, wobei der Ziindkondensaverringerbar ist und daß ferner der Halbleiter- tor nur einen einzigen Ladestromstoß zwischen zwei schalter im nichtleitenden Zustand den vollen 15 Zündvorgängen erhalten soll und im anderen Fall Strom durch den Transistor zuläßt uüd damit den der Konstanthaltung der Ladungsmenge, d'12 von der Strom über die Primärwicklung (14 a) der Zünd- Gleichstromquelle dem Zündkondensator zugeführt spule (14) erhöht. wird, sowie der Konstanthaltung der Spannung, auf

2. Transistorzündsystem nach Anspruch 1, da- welche der Zündkondensator aufgeladen wird. Dabei durch gekennzeichnet daß der Widerstand des 30 wird im zweiten Fall der durch die Primärwicklung Fühlwiderstandes (24) und die Reaktanz der Pri- des Umformers fließende Strom abgefühlt und der märwicklung (14) derart ausgewählt sind, daß Strom im Transistorkreis beim Erreichen einer be-

, mit ansteigender Drehzahl der Br :nnkraftma- stimmten Stärke abgeschaltet.

schine der Spannungsabfall am Fühiwiderstand Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein

abnimmt. 35 Transistorzündsystem zu schaffen, das in Verbindung

3. Transistorzündsystem nach den Ansprü- mit herkömmlichen standardisierten Zündspulen für chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftfahrzeuge Verwendung finden kann, wobei es Steuerelektrode des Halbleiterschalters (26) mit gleichgültig und ohne Einfluß auf die Funktionsweise dem Fühlwiderstand (24) verbunden ist, um den des Transistorzündsystems ist ob ein Belastungs-Halbleiterschalter in Abhängigkeit von einer be- 40 widerstand oder kein Belasiungswiderstand oder kein stimmten, an dem Fühlwiderstand (24) abfallen- ßelastungswiderstand in Serie zur Primärwicklung den Spannung, leitend zu machen. der Zündspule geschaltet ist, d. h., ob ein Beiastungs-

widerstand weggenommen oder hinzugefügt werden muß.

45 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein steuerbarer Halbleiterschalter mit der Steuerelektrode des Transistors verbunden und in

Die Erfindung betrifft ein batteriegespeistes Tran- Abhängigkeit vom über den Transistor und einem sistorzündsystem für Brennkraftmaschinen zur Er- dazu in Reihe geschalteten Fühlwiderstand fließenzeugung eines über einen Zündtransformator erzeug- 50 den Strom abhängig vom Widerstand im Primärkreis ten Zündfunkens an einer Zündkerze, mit vom Un- derart einschaltbar ist, daß der Steuerimpuls im leiterbrecher gelieferten Stromimpulsen zur Auslösung tenden Zustand des Halbleiterschalters ableitbar und der Zündung, wobei die Primärwicklung mit tinem damit der Strom durch die Primärwicklung der drehzahlabhängigen induktiven Widerstand über Zündspule verringerbar ist und daß ferner der Halbeinen ohmschen Widerstand mit einer Spannungs- 55 leiterschalter im nichtleitenden Zustand den vollen quelle verbunden ist und in Serie zu einem vom Strom- Strom durch den Transistor zuläßt und damit den impuls gesteuerten Transistor liegt. Strom über die Primärwicklung der Zündspule er-

Derartige Transistorzündsysteme sind bereits be- höht,

kannt (französische Patentschrift 1333 388 und Die Verwendung eines steuerbaren Halbleiter-USA.-Patentschrift 3 072 823) und sind zusammen 60 schalters in Form eines Thyristors ist für ein Konmit herkömmlichen standardisierten Zündspulen ver- densatorzündsystem bereits bekannt (deutsche Offenwendbar. Diese Systeme dienen jedoch in der Regel legungsschrift 1464 055), wobei der Thyristor in Abnur de:r Verbesserung der Lebensdauer der Unter- hängigkeit von dem Zündimpuls leitend gemacht brecherkontakte ohne wirklich die Zündeigenschaf- wird, um den Zündkondensator zur Erzeugung des ten zu verbessern. Bei einem solchen Transistorzünd- 65 Zündfunkens zu entladen. In Serie zu dem Thyristor system liegt in Serie mit der Zündspule ein BeIa- ist ein Fühlwiderstand geschaltet, an dem sich im leistungswiderstand, der den Stromfluß durch die tenden Zustand des Thyristors eine Spannung aufZündspule begrenzt. Dieser Belastungswiderstand baut, die beim Erreichen eines bestimmten Wertes