DE2265252B2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Zündanker nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei sogenannten Spulenzündanlagen wird im Zünd-Zeitpunkt der zuvor geschlossene Primärstromkreis der Zündanlage durch den Zündtransistor geöffnet. Dabei bricht das vom Primärstrom aufgebaute Magnetfeld der Zündspule zusammen und induziert in der Sekundärwicklung einen Hochspannungsimpuls, der an der Zündkerze einen Zündfunken verursacht.

Bei einer bekannten, transistorgesteuerten Magnetzündanlage ist der Zündtransistor mit einem Widerstand im Primärstromkreis in Reihe geschaltet (DE-OS 39 180). Beim Auftreten einer positiven Spannungshalbwelle des Zündankers wird der Zündtransistor durch den an diesem Widerstand sowie der Schaltstrekke des Zündtransistors auftretenden Spannungsabfall in den stromleitenden Zustand geschaltet, in den er bis zum Zündzeitpunkt gehalten wird. Im Zündzeitpunkt ^5S wird dann die Versorgung der Basis-Emitter-Strecke des Zündtransistors durch einen Steuertransistor unterbrochen und auf diese Weise der Zündtransistor gesperrt. Zum Schutz des Steuertransistors gegen zu hohe Spannungsbelastung durch den zum Zündzeitpunkt auftretenden Primärspannungsimpuls ist eine Z-Diode zur Entlastung der Schaltstrecke des Steuertransistors vorgesehen.

Diese oder derartige Lösungen haben den Nachteil, daß die Z-Diode zum Zündzeitpunkt aufgrund des Primärspannungsimpulses leitend wird und somit nicht nur den Primärspannungsimpuls sondern auch den zur Zündung erforderlichen Sekundärspannungsimpuls in unerwünschter Weise bedämpft. Läßt man bei einer solchen Zündanlage die Z-Diode weg, so können durch die Primärspannungsimpulse unerwünschte Nachzündungen des Zündtransistors auftreten, die den Zündfunken schwächen bzw. der Steuertransistor kann zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine transistorgesteuerte MagnetzUndanlage so aufzubauen, daß ohne Bedämpfung der Zündspannung im Zündzeitpunkt der Zündtransistor durch zusätzliche Maßnahmen im Sperrzustand gehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches erreicht.

Bei dieser Zündanlage wird der durch das Sperren des Zündtransistors zum Zündzeitpunkt auftretende Primärspannungsimpuls in vorteilhafter Weise dazu benutzt, den vom Steuerimpuls in den leitenden Zustand geschalteten Steuertransistor auch noch nach dem Abklingen des Steuerimpulses für die Dauer des Zündvorganges im leitenden Zustand zu halten. Zur Begrenzung der dabei an der Basis des Steuertransistors wirksamen Spannung ist es vorteilhaft, wenn der Steuerr.ransistor gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 2 über einen Spannungsteiler mit der Zündankerwicklung basisseitig gekoppelt ist.

Die Erfindung ausgestaltende Einzelheiten sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 das Schaltbild einer Zündanlage mit einem Magnetzünder und einem Zündtransistor im Primärstromkreis, der von der Spannung eines Kondensators in den stromleitenden Zustand gesteuert wird, und

F i g. 2 zeigt den Verlauf der Ströme und Spannungen im Steuerstromkreis und im Primärstromkreis der Zündanlage nach Fig. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine, ist mit einem Magnetzünder 10 ausgerüstet, dessen Zündanker 11 mit einer zweiteiligen Wicklung 12 versehen ist, die zugleich die Zündspule der Zündanlage bildet. Der am Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnete Zündanker 11 wirkt mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem 13 mit einem Dauermagneten 13a zusammen. Während die Sekundärwicklung 12a des Zündankers U über ein Zündkabel 14 mit einer Zündkerze IS verbunden ist, liegt die Primärwicklung 12b des Zündankers 11 an einem Primärstromkreis, in dem die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zündtransistors 16 angeordnet ist. Der Zündtransistor 16 ist als NPN-Leistungstransistor ausgelegt und sein Emitteranschluß liegt ebenso wie das eine Ende der Primärwicklung 12Z>des Zündankers 11 auf Masse. Die Primärwicklung 12/) ist von einem Kondensator 17 und einer dazu in Reihe geschalteten Diode 18 überbrückt, die mit Bezug auf die Kollektor-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 in entgegengesetzter Durchlaßrichtung gepolt ist. Die Verbindung 19 zwischen dem Kondensator 17 und der Diode 18 ist über einen hochohmigen Widerstand 20 mit der Basis des Zündtransistors 16 verbunden. An der Basis des Zündtransistors 16 ist ein weiterer Steuerstromkreis angeschlossen, in dem ein Steuertransistor 21 angeordnet ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke zur Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 parallelgeschaltet ist. Zur Auslösung des Zündvorganges ist parallel zu der Basis-Emitterstrecke des Steuertransistors 21 ein magnetischer Impulsgeber 22 angeordnet. Die Basis des Steuenransistors 21 ist ferner über einen

Widerstand 23 mit dem auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung 12/> sowie über einen Koppelwiderstand 24 mit dem anderen, nicht auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung 126 des Zündankers II verbunden. Die Primärwicklung 126 ist ferner von einem Dämpfungsglied 25 für die negativen Spannungshalbwellen im Primärstromkreis überbrückt. Das Dämpfungsglied 25 enthält eine Diode 26, die mit einer Zenerdiode 27 in Reihe geschaltet ist und im Hinblick auf die Kollektor-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 in entgegengesetzter Durchlaßt ichtung gepolt ist. Die Zenerdiode 27 ist derart gepolt, daß sie beim Erreichen der Zenerspannung die Primärwicklung 126 des Zündankers 11 über die Diode 26 überbrückt und auf diese Weise die Höhe der negativen Spannungshalbwellen im Primärstromkreis begrenzt. Zur Entlastung des Zündtransistors 16 während der negativen Spannungshalbwelle ist im Primärstromkreis eine Diode 28 eingefügt, die für die positive Spannungshalbwellen in Durchlaßrichtung gepolt ist.

Die Wirkungsweise dieser Zündanlage wird mit Hilfe der in F i g. 2 dargestellten Strom- und Spannungs-Kennlinien näher erläutert. Auf der Achse wt\ ist der Verlauf der Primärspannung U_p in einer gestrichelten Linie und der Verlauf des Primärstromes /_p als ausgezogene Linie dargestellt. Auf der Achse Wi₂ ist die Spannung Ub an der Basis des Zündtransistors 16 als gestrichelte Linie, der Basisstrom I_b des Zündtransistors 16 als ausgezogene Linie und die Kondensatorspannung U_c arn Kondensator 17 in einer punktierten Linie aufgetragen.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird der Dauermagnet 13a des Magnetsystems 13 am Zündanker 11 des Magnetzünders 10 vorbeibewegt und dabei zunächst eine negative Spaninungshalbwelle in der Primärwicklung 126 des Zündankers 11 erzeugt. Die negative Spannungshalbwelle wird auf die Zenerspannung der Zenerdiode 27 begrenzt, da diese beim Erreichen der Zenerspannung die Primärwicklung 126 über die Diode 26 überbrückt. Der Kondensator 17 wird « nunmehr über die Diode 18 auf die durch die Zenerdiode 27 begrenzte Spannung der negativen Halbwelle aufgeladen. Das positive Potential der Kondensatorspannung U_c an der Verbindung 19 der Schaltung nach F i g. 1 gelangt über den Widerstand 20 auf die Basis des « Zündtransistors 16. Am Ende der negativen Spannungshalbwelle wird nunmehr die Kondensatorspannung U_c als Basisspannung Ub zwischen der Basis und dem Emitter des Zündtransistors 16 wirksam. Bei der nachfolgenden positiven Halbwelle in der Primärwicklung 12ft des Zündankers 11 vird diese der Kondensatorspannung Uc überlagert, folglich die Basisspannung Ub weiter erhöht. Diese Basisspannung Ub treibt einen Basistrom Ib, der den Zündtransistor 16 vollständig in den stromleitenden Zustand steuert, so daß der Primärstromkreis des Magnetzünders 10 praktisch kurzgeschlossen wird. Der Primärstrom I_p steigt bis auf einen Höchstwert an und baut dabei im Zündanker U ein starkes Magnetfeld auf.

Zum Zündzeitpunkt Zzp. wird im magnetischen Impulsgeber 22 ein Spannungsimpuls erzeugt, der die Basis des Steuertransistors 21 auf ein positives Potential hebt und damit den Steuertransistor 21 in den stromleitenden Zustand umschaltet. Dadurch wird die Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 kurzgeschlossen und die Basisspannung Ub bricht zusammen. Der Basisstrom k wird dadurch abgeschaltet und der Kondensator 17 entlädt sich nun über den Widerstand 20 und über die Kollektor-Emitterstrecke des Steuertransistors 21. Durch das Abschalten des Basistromes 4 wird der Zündtransistor 16 augenblicklich gesperrt und dadurch der Primärstrom I_p unterbrochen. Das Magnetfeld im Zündanker U bricht nun zusammen und induziert dabei in der Sekundärwicklung 12a einen Hochspannungsimpuls, der an der Zündkerze 15 einen Zündfunken bewirkt.

Da bei diesem Vorgang auch in der Primärwicklung 12ft des Zündankers U eine Spannung induziert wird, muß sichergestellt werden, daß der Steuertransistor 21 in stromleitenden Zustand gehalten wird. Dies und ein beschleunigtes Kippen des Steuertransistors 21 wird durch den Koppelwiderstand 24 erreicht, der das Ansteigen der Primärspannung auf die Basis des Steuertransistors 21 überträgt und damit den Steuertransistor 21 auch dann noch in den stromleitenden Zustand hält, wenn der Steuerimpuls des Impulsgebers 22 bereits abgeklungen ist. Erst am Ende der positiven Halbwelle der Primärspannung U_p gelangt der Steuertransistor 21 durch die Kopplung seiner Basis über den Widerstand 23 mit seinem Emitter erneut in den Sperrbereich. Durch die nachfolgende negative Spannungshalbwelle in der Primärwicklung 126 kann nun der Kondensator 17 erneut aufgeladen werden. Der Zündvorgang und die Aufladung des Kondensators 17 wiederholt sich mit jeder vollen Umdrehung des Magnetsystems 13.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch Schaltungsanordnungen, bei denen einzelne Bauelemente andersartig ausgebildet sein können. Wesentlich ist jedoch, daß beim Auftreten der positiven Spannungshalbwellen im Frimärstromkreis der Zündtransistor über den gesamten Drehzahlbereich vollständig in den stromieitenden Zustand geschaltet wird. Anstelle des Zündtransistors 16 kann ein Doppeltransistor in an sich bekannter Darlington-Schaltung oder ein entsprechend umschaltbares Halbleiterelement vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, daß der Kondensator 17 und die Diode 18 ebenso wie das Dämpfungsglied 25 die Primärwicklung 126 des Zündankers 11 nur teilweise überbrücken. Eine weitere Änderung der Schaltung nach F i g. 1 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch möglich, daß die Zündspule getrennt vom Zündanker 11 an einer anderen Stelle im Primärstromkreis angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Zündanker, der zur Erzeugung der Zündenergie mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem zusammenwirkt und an dessen Wicklung ein Stromkreis angeschlossen ist, in dem die Schaltstrecke eines Zündtransistors liegt und der zugleich den Primärstromkreis einer Zündspule bildet, deren Sekundärwicklung über ein ι ο Zündkabel mit mindestens einer Zündkerze verbunden ist und wobei der Zündtransistor mit seiner Basis an einen Steuerstromkreis mit einem Steuertransistor angeschlossen ist, der im Zündzeitpunkt durch ein Steuersignal einer Steuereinrichtung den Zündtransistor vom stromleitenden Zustand in den Sperrzustand umsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (21) mit seiner Kollsktor-Emitter-Strecke zur Basis-Emitter-Strekke des Zündtransistors (16) parallelgeschaltet und die Basis des Steuertransistors (21) über einen Koppelwiderstand (24) mit dem zum Kollektoranschluß des Zündtransistors (16) führenden, vorzugsweise nicht auf Masse liegenden Anschluß der Zündankerwicklung (12) verbunden ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Steuertransistors (21) über einen weiteren, mit dem Koppelwiderstand (24) zu einem Spannungsteiler geschalteten Widerstand (23) mit dem anderen, vorzugsweise auf Masse liegenden Anschluß der Zündankerwicklung (12) verbunden ist.