DE2303087A1 - Zuendsystem fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Mp-Nr. 853/73 22. Jan. 1973

Zündsystem für Brennkraftmaschinen [

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D3e Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Bronnkraft- : maschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens einem Halbleiterschalt-Element mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit des Ladestroms die durch die Primärwicklung ge- i speicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt.

Brennkraftmaschinen werden mit einer Zündeinrichtung versehen, ; bei denen üblicherweise nach Betätigen des Zündschalters die Primärwicklung der Zündspule über· den Unterbrecher mit der '■ Batterie verbunden wird. Hierbei erzeugt der von der Batterie ^[ ausgehende Gleichstrom in der Zündspule ein Magnetfeld, welches nach öffnung des Unterbrechers durch einen auf der Verteilerwelle sitzenden Nocken, plötzlich zusammenbricht. Dadurch wird in der Sekundärspule der Zündspule eine hohe Spannung induziert, die an der Zündkerze einen Zündfunken erzeugt. Dieser bringt das verdichtete Gas-Luftgemisch zur Entzündung.

Es sind nun auch*bereits elektronische Zündanlagen bekannt geworden, die mit elektronischen Halbleiterelementen arbeiten, wie z.B. TransistorZündanlagen, die im Gegensatz zu den herkömmlichen Zündanlagen, bei denen der Unterbrecher den Primärstromkreis schaltet, als Schalter einen Transistor haben, der den Primärstromkreis der Zündspule schaltet. Der Unterbrecher steuert allerdings hierbei den geringen Basisstrom des Thyristors.

Bei den bekannten Traneistor-Zündanlagen besteht Jedoch ein Mangel darin, daß die Zündleistung von der Batteriespannung abhängig ist. Die Größe des Lade- bzw. Prim-lrstromes ist zwar

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durch die Vorhandenen Vorwiderstände in bestimmter Höhe begrenzt, doch kann bei Motorstillstand und eingeschalteter Zündung bei geschlossenem Unterbrecher dieser hohe Pritnärstrom die Batterie in ungewünschter Weise entladen. Derartige bekannte Trans j& orZündanlagen sind also nicht in der Lage, eine annähernd konstante Zündenergie, einen relativ niedrigen Innenwiderstand und gute Mebenschlu3eigenschaften im Bereich : .der Bordnetzspannung sicher zu stellen. ,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, auch bei kleiner Batteriespannung die Zündenergie konstant zu halten und die Verlust- ; leistung bei stehendem Motorza.-begrenzen: Außerdem soll auch die Sekundärspannung über den geamten Drehzahlbereich konstant ; gehalten werden. . ;

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer allgemein b&kannten

TransistorZündanlage dadurch gelöst, daß ein mit der Primär- .

wicklung und einem Stromgegenköpplungswiderstand in Reihe *

liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Wicklungs- j

ende und min? seinem Emitter mit dem Stromgegenkotpplungswider- · stand verbundener Transistor über seine Basis einerseits mit einer zum Stromgegenkctpplungswiderstand parallel liegenden Z-Diode und andererseits mit dem Kollektor eines Steuer- ^:

Transistors verbunden ist, dessen Emitter über einen Strom- . gegenköpplungswi&erstand mit dem einen Pol der Gleichstromquelle/dessen Basis mit der Anode einer parallel zu der Emitter-Basis-Strecke angeordneten Z-Diode verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Ladestromstabilisierung erreicht.

Zur Erzielung einer Spannungsbegrenzung der Sperrspannung am Transistor und der Zündspannung ist eine weitere Z-Diode eingesetzt, die mit ihrer Kathode an einer Anzapfung der Primärwicklung und tnjt ihrer Anode an Masse liegt.

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Um auch eine Verlustleistungsbegrenzung zu erhalten, sieht die Erfindung vor, daß ein Kaltleiterwiderst and, der thermisch mit dem mit der Primärwicklung verbundenen Transistor gekoppelt ist, bei Temperaturerhöhung/des anderen Transistors und damit" den Basisstrom des gekoppelten Transistors und somit dessen Ladestrom verringert.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß die Zündspule einschließlich ihrem Steuersystem eine integriert Einheit bildet.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Pig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Schaltungsskizze.

Fig. 2 zeigt die integriere Baueinheit in einem Längsschnitt,

und
Fig. 3 zeigt die integriere Baue.nheit in einer Draufsicht.

Wenn der Unterbrecherkontakt 1 geschlossen wird, fließt ein Strom vom Pluspol der Batterie 2 über den Stromgegenkapplungswiderstand 3 durch Emitter 4a und Basis 4b des Transistors 4, \ ferner Über den Kaltleiter 5 und den Vorwiderstand 6 zur Masse bzw. Minus-Pol der Batterie zurück. Dadurch ist ein Kollektor st rom über St*omgegenköpplungswiderstand 3, Emitter 4a r_ ; und Kollektor 4c des Transistors 4 und über Basis 7b und ■ Emitter 7a des Transistors 7 und über den Stromgegenköpplungswiderstand 8 wieder zur Masse bzw. zum Minus-Pol der Batterie gegeben. Dieser Kollektorstrom bringt den Transistor 7 in den leitenden Zustand, wodurch ein Strom vom Pluspol der Batterie über die Primärwicklung 9a der Zündspule 9 sowie den Kollektor 7c und den Emitter 7a des Transistors 7 und über den Stromge- ^nkopplungswiderstand 8 nach Masse bzw. Minus-Pol der Batterie fließt. In der Zündspule 9 wird somit eine magnetische Energie gespeichert. Diese wird beim Öffnen des Unterbrecherkontaktesl und damit durch Sperren der beiden Transistoren 4 und 7 über. die Sekundärspule 9b an die Zündkerzen 21 abgegeben. - 4- ^;

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Es wird also die vom Strotnrnaximum abhängige primäre Speicherenergie ·ρ . I beim öffnen des Unterbrecherkontaktes, d.h.
durch gleichzeitiges Sperren der beiden Transistoren 4 und 7
über die Sekundärwicklung 9b, in der die erforderliche Zündhochspannung induziert wird, an die Zündkerzen geleitet,-

Zur Erreichung einer Ladestromstabilisierung ist bei den Tran-^!

sistoren je eine Z-Diode (so-genannt nach dem Zenereffekt)
parallel ι

/geschaltet. Hierbei ist die Basis 4b des Transistors 4 mit |.

der Z-Diode 11 verbunden, während die dem Transistor. 7 züge- ! ordnete Z-Diode 12 über die Kathode mit der Basis 7b des
Transistors 7 verbunden ist. Der Scheitelwert des Basisstromes, und damit die sekundäre Zündenergie ist durch beide Strom- '.

Stabilisierungsschaltungen: g—Diode 11, StromgegenksipplungG-widerstand 3 und Transistor 4 sowie Z-Diode 12, Stromgegenköpplungswiderstand 8 und Transistor 7/weitgehend von Schwankungen der Bordnetz- bzw. Batteriespannung unabhängig. ;

Zur Spannungsbegrenzung der Sperrspannung am Transistor 7 j und somit der Zündspannung ist eine Z-Diode 13 derart in die

Schaltung eingefügt, daß diese mit ihrer Kathode an einer An- i

zapfung der Primärwicklung 9a der Zündspule und mit Ihrer j

Anode an Masse liegt, j

^ritt nämlich bei*einer eingeschalteten Zündanlage eine Unter-: brechung des Sekundärkreises der Zündspule ein, so können i sekundärseitig Spannungen, die weit über der geforderten Leerlaufspannung liegen, auftreten. Diese mit dem Übersetzung!?;- j verhältnis über die Primärseite transformierten Spanmmgen
würden als Sperrspannungen am Transistor 7 anstehen und zu
dessen Zerstörung führen. Die Z-Diode 13 begrenzt die Tran- j ■ sistorspannung und damit auch die Zündspannung. ;

Bleibt hingegen die Zündung über längere Zeit bei Stillstand
des Motors bei geschlossenem Unterbrecherkontakt eingeschaltet, so fließt ein Dauerstrom, wodurch die Verlustleistung weit j

über derjenigen liegt,_die während des normalen - 5 - ^!

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Betriebes mit 50 % Schließzeit des Unterbrecherkontaktes angegeben ist. Überschreitet dabei die Temperatur des Transistors 7 die für ihn kritische Grenze, so spricht der mit ihm mechanisch gekoppelte Kaltwiderstand 5 an. Dieser erhöht seinen Widerstand mit einemjent sprechenden Temperatur-Koeffizient en und steuert damit den T_ransi_Stor 4 zu. Der dadurch verminderte Basisstrom des Transistors 7 verringert den Ladestrom und senkt die Gesamtverlustleistung mit dem Quadrat des Stromes auf den temperaturmäßig zulässigen Grenzwert.

In der /Schaltungsskiζze sind noch weitere elktronische und andere Bauelemente angeordnet, die zu dem Zündsystem gehören.

t So stellen ?-Diode 14 un'd Kondensator· 15 Schutzmittel gegen Störspannunj^pitzen aus dem Bordnetz dar, welche parallel zu den Eingangsklemmen 17 und 18 des Zündsystems liegen. Mit 19 ist ein G^undlastwiderstand für den Unterbrecherkontakt 1 bezeichnet.

An der Verbindungsleitung zwisehen dem Kollektor 7c und dem einen ^nde der Primärwicklung 9a ist über den Schutzwiderstand 16 der Drehzahlmesser 24 angeschlossen. Zwi sehen Basis 7b ure" Emitter 7a des Transistors 7 ist außerdem ein Kopplungswiderstand 20 angeordnet.

Die von der Sekundärwicklung 9b an die Zündkerzen 21 abgegebene Energie wird über die Funkenstrecke 22 im Zündverteiler und über die Störschutzwiderstände 25 und 26 geleitet. Parallel zur Zündstrecke liegt ein Uebenschlußwiderstand 23 und die Leistungskapazität 27.

Pig. 2 und 3 zeigen die in einem gemeinsamen Gehäuse 23 untcrgebraente elektronische Steuereinrichtung 3-20 und die Zündspule 9. Hierbei fällt eine besondere Kapselung der Zündspule, wie sie sonst erforderlich ist, fort, da diese ohne die besondere Kapsel leciglich in einem durch eine Wand 2Sa abr:e-

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trennten Raum 28b des Gehäuses 28 angeordnet ist. Von der Zündspule 9 führt das Zündkabel über die Auäaßtülle 29 zum Verteiler und von dort zu den Zündkerzen.

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Claims (4)

Mp-Nr. 853/73 22. Jan. 1973 Pat ent a η s ρ r ü c h ο :

1.)/ Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens einem Halbleiter-Schalt-Element mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit des Ladestromes die durch die Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Primärwicklung (9a) und einem Stromgegenköpplungswiderstand (8) in Reihe liegender und mit seinem Kollektor (7c) mit dem einen Wicklungsende und mit seinem Emitter (7a) mit dem Stromgegenkopplungswiderstand (8) verbundener Transistor (7) über seine Basis (7b) einerseits mit einer zum Strotngegenkopplungswiderstand (8) parallel liegenden Z-Diode (12) und ^: andererseits mit dem Kollektor (4c) eines Steuer-Transistors (4) verbunden ist, dessen Emitter (4a) über einen Stromgegenkopplungswiderstand (3) mit dem einen Pol '^; der Gleichstromquelle (2) und dessen Basis (4b) mit der Anode einer parallel zu der Emitter-Basis«Strecke angeordneten Z-Hiiode (11) verbunden ist.

2.) Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Z-P^iode (13) mit ihrer Kathode an einer Anzapfung der Primärwicklung (9a) und mit ihrer Anode an '- '■ Masse liegt.

3.) Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kaltleiter-Widerstand (5), ier thermisch mit dem mittler Primärwicklung (9a) verbundenen Transistor (7) gekoppelt ist, bei Temperaturerhöhung den Basisstrom des anderen Transistors (4) und damit den Basisstrom des gekoppelten Transistors (7) und somit dessen Ladestrom verringert.

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4.) Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch _; gekennzeichnet, daß die Zündspule (9) einschließlich j ihrem St euer syst era (3-20) eine integrierte Einheit bildet..'

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