DE2303087B2 - Zuendsystem fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Primär- und Sekundärwicklung aufweisenden Zündspule, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit beim Unterbrechen des durch die Primärwicklung fließenden Ladestroms die durch die Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt, wobei ein mit der Primärwicklung und einem ersten Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Ende der Primärwicklung und mit seinem Emitter mit dem ersten Stronigegenkopplungswiderstand verbundener erster Transistor über seine Basis einerseits mit einer zum eisten Stromgegenkopplungswiderstand parallelliegenden ersten Diode und andererseits mit dem Kollektor eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen EmiUer über einen zweiten

ίο Stromgegenkopplungswiderstand mit dem einen Pol der Gleichstromquelle und dessen Basis mit der einen Elektrode einer parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors angeordneten und mit ihrer anderen Elektrode an den einen Pol der Gleichstromquel-Ie angeschlossenen zweiten Diode verbunden ist

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 ">ind 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 Transistor-Zündanlagen besteht jedoch ein Mangel darin, daß die Zündleistung von der Batteriespannung abhängig ist. Die Größe des Lade- bzw. Primärstromes ist zwar durch die vorhandenen Vorwiderstände in bestimmter Höhe begrenzt, doch kann bei Motorstillstand und eingeschalteter Zündung bei geschlossenem Unterbrecher dieser hohe Primärstrom die Batterie in ungewünschter Weise entladen.

4S Derartige bekannte Transistorzündanlagen sind nicht in der Lage, eine annähernd konstante Zündenergie, einen relativ niedrigen Innenwiderstand und gute Nebenschlußeigenschaften im Bereich der Bordnetzspannung sicher zu stellen.

Es ist allerdings aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 64 064 eine Transistorzündanlage bekannt, bei der ein mit der Primärwicklung einer Zündspule und einem Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender Transistor über seine Basis einerseits mit einer zum Stromgegenkopplungswiderstand parallelliegenden Diodenanordnung und andererseits mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitter ebenfalls über einen Stromgegenkopplungswiderstand mit der Gleichstromquelle und dessen Basis mit der einen Elektrode einer parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors angeordneten und mit ihrer anderen Elektrode ebenfalls an die Gleichstromquelle angeschlossenen Diode verbunden ist. Diese Einrichtung dient vor allem der Stabilisierung des Primärstromes, so daß er auch bei veränderter Motordrehzahl unabhängig von der Batteriespannung und den Schließzeiten des Zündkontaktes sich auf den gewünschten Betriebswert einstellt. Jedoch mangelt es bei

dieser Ausführung noch eines guten Schutzes gegen thermische Überlastung, die sich auf Grund der schwankenden Bordnetzspannung und der Umgebungs-Temperatureinflüsse ergibt.

Zwar ist sehen nach der deutschen Offenlegungsschrift 21 24 310 bei einer Zündanlage ^für Brennkraftmaschinen ein temperaturabhängiper Widerstand zur Kompensation von Temperatureinflüssen vorgesehen, doch handelt es sich bei der Gesamtanlage um eine Spezialeinrichtung mit einer zusätzlicher. Abführspule und weiteren zusätzlichen elektronischen Elementen, die die Anlage komplizieren und verteuern.

Eine andere bekannte Ausführung (deutsche Offenlegungsschrifi 21 19 258) zeigt die Anordnung einer Z-Diode zwischen der Primärwicklung der Zündspule und der Masse, um den Leistungstransistor vor Überspannungen zu schützen. Die Einrichtung ist jedoch in einem anderen Aufbau einer Zündanlage getroffen.

Schließlich zeigt die USA-Patentschrift 32 60 891, eoenfalls von einer anders aufgebauten Zündanlage ausgehend, das mit einem die elektronischen Bauteile aufnehmenden Gehäuse verbundene Zündspulengehäuse.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art nicht nur bei kleiner Batteriespannung die Zündenergie und damit die Sekundärspannung über einen weitreichenden Drehzahlbereich konstant zu halten, sondern insbesondere die Verlustleistung bei stehendem Motor auf Grund von Temperatureinflüssen zu begrenzen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zwischen dem Unterbrecher und dem zweiten Transistor liegender und an die Basis des zweiten Transistors angeschlossener Kaltleiter-Widerstand, der thermisch mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, bei einer Erhöhung der Temperatur des ersten Transistors den Basisstrom des zweiten Transistors und damit den Basisstrom des ersten Transistors und damit den durch den ersten Transistor und die Primärwicklung fließenden Ladestrom verringert, und daß die erste und die zweite Diode Z-Dioden sind, wobei die erste Diode mit ihrer Kathode mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist und die eine Elektrode der zweiten Diode die Anode und die andere Elektrode die Kathode ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt eine dritte Z-Diode mit ihrer Kathode an einer Anzapfung der Primärwicklung und mit ihrer Anode an Masse, wodurch eine Spannungsbegrenzung der Sperrspannung am ersten Transistor und der Zündspannung erreicht wird.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht schließlich vor, daß der Kaltleiter-Widerstand, die Z-Dioden, die Transistoren, die Stromgegenkopplungswiderstände, die Zündspule und weitere zur Steuerung dienende elektronische Bauelemente in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

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

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Schaltungsskizze;

F i g. 2 zeigt die integrierte Baueinheit in einem Längsschnitt und

F i g. 3 zeigt die integrierte Baueinheit in einer Draufsicht.

Wenn der Unterbrecherkontakt 1 geschlossen wird, fließt ein Strom vom Pluspol der Batterie 2 über den Stromgegenkopplungswiderstand 3 durch Emitter 4a und Basis Ab des Transistors 4, ferner über den Kaltleiter 5 und den Vorwiderstand 6 zur Masse bzw. Minus-Pol der Batterie zurück. Dadurch ist ein Kollektorstrom über Stromgegenkopplungswiderstand 3, Emitter 4a und Kollektor 4c des Transistors 4 und über Basis Tb und Emitter 7a des Transistors 7 und über den Stromgegenkopplungswiderstand 8 wieder zur Masse bzw. zum Minus-Pol der Batterie 2 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 Tc und den Emitter Ta des Transistors 7 und über den Stromgegenkopplungswiderstand 8 nach Masse bzw. Minus-Pol der Batterie fließt. In der Zündspule 9 wird somit eine magnetische Energie gespeichert. Diese wird beim öffnen des Unterbrecherkontaktes 1 und damit durch Sperren der beiden Transistoren 4 und 7 über die Sekundärspule 9b an die Zündkerzen 21 abgegeben.

Es wird also die vom Strommaximum abhängige primäre Speicherenergie · P 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 Transistoren je eine Z-Diode parallelgeschaltet. Hierbei ist die Basis 4b des Transistors 4 mit der Z-Diode 11 verbunden, während die dem Transistor 7 zugeordnete Z-Diode 12 über die Kathode mit der Basis Tb des Transistors 7 verbunden ist. Der Scheitelwert des Basisstromes und damit die sekundäre Zündenergie ist durch beide Stromstabilisierungsschaltungen: Z-Diode 11, Stronigegenkopplungswiderstand 3 und Transistor 4 sowie Z-Diode 12, Stromgegenkopplungswiderstand 8 und Transistor 7, weitgehend von Schwankungen der Bordnetz- bzw. Batteriespannung unabhängig.

Zur Spannungsbegrenzung der Sperrspannung am Transistor 7 und somit der Zündspannung ist eine Z-Diode 13 derart in die Schaltung eingefügt, daß diese mit ihrer Kathode an einer Anzapfung der Primärwicklung 9a der Zündspule und mit ihrer Anode an Masse liegt.

Tritt nämlich bei einer eingeschalteten Zündanlage eine Unterbrechung des Sekundärkreises der Zündspule ein, so können sekundärseitig Spannungen, die weit über der geforderten Leerlaufspannung liegen, auftreten. Diese mit dem Übersetzungsverhältnis über die Primärseite transformierten Spannungen würden als Sperrspannungen am Transistor 7 anstehen und zu dessen Zerstörung führen. Die Z-Diode 13 begrenzt die Transistorspannung 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 über derjenigen liegt, die während des normalen 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 Kaltleiter-Widerstand 5 an. Dieser erhöht seinen Widerstand mit einem entsprechenden Temperatur-Koeffizienten und steuert damit den Transistor 4 zu. Der dadurch verminderte Basistrom des Transistors 7 verringert den Ladestrom und senkt die Gesamtverlustleistung mit dem Quadrat des Stromes auf den temperaturmäßig zulässigen Grenzwert.

In der Schaltungsskizze sind noch weitere elektronische und andere Bauelemente angeordnet, die zu dem

Zündsystem gehören.

So stellen Z-Diode 14 und Kondensator 15 Schutzmittel gegen Störspannungsspitzen aus dem Bordnetz dar, welche parallel zu den Eingangsklemmen 17 und 18 des Zündsystems liegen. Mit 19 ist ein Grundlastwiderstand für den Unterbrecherkontakt I bezeichnet.

An der Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor 7c und dem einen Ende der Primärwicklung 9a ist über den Schutzwiderstand 16 der Drehzahlmesser 24 angeschlossen. Zwischen Basis Tb und Emitter 7 a 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 Nebenschlußwiderstand 23 und die Leistungskapazität 27.

F i g. 2 und 3 zeigen die in einem gemeinsamen Gehäuse 28 untergebrachte elektronische Steuereinrichtung 3 bis 20 und die Zündspule 9. Hierbei fällt eine besondere Kapselung der Zündspule, wie sie sonst erforderlich ist, fort, da diese ohne die besondere Kapse lediglich in einem durch eine Wand 28a abgetrennter Raum 2Sb des Gehäuses 28 angeordnet ist. Von dei Zündspule 9 führt das Zündkabel über die Auslaßtüll« 29 zum Verteiler und von dort zu den Zündkerzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zündsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Primär- und Sekundärwicklung aufweisenden Zündspule, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit beim Unterbrechen des durch die Primärwicklung fließenden Ladestroms die durch die Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt, wobei ein mit der Primärwicklung und einem ersten Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Ende der Primärwicklung und mit seinem Emitter mit dem ersten Stromgegenkopplungswiderstand verbundener erster Transistor über seine Basis einerseits mit einer zum ersten Stromgegenkopplungswiderstand parallelliegenden ersten Diode und andererseits mit dem Kollektor eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter über einen zweiten Stromgegenkopplungswiderstand mit dem einen Pol der Gleichstromquelle und dessen Basis mit der einen Elektrode einer parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors angeordneten und mit ihrer anderen Elektrode an den einen Pol der Gleichstromquelle angeschlossenen zweiten Diode verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Unterbrecher (1) und dem zweiten Transistor (4) liegender und an die Basis {4b) des zweiten Transistors (4) angeschlossener Kaltleiter-Widerstand (5), der thermisch mit dem ersten Transistor (7) gekoppelt ist, bei einer Erhöhung der Temperatur des ersten Transistors (7) den Basissirom des zweiten Transistors (4) und damit den Basistrom des ersten Transistors (7) und damit den durch den ersten Transistor (7) und die Primärwicklung (9a) fließenden Ladestrom verringert, und daß die erste (12) und die zweite (11) Diode Z-Dioden sind, wobei die erste Diode (12) mit ihrer Kathode mit der Basis (7b) des ersten Transistors (7) verbunden ist und die eine Elektrode der zweiten Diode (11) die Anode und die andere Elektrode die Kathode ist.

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

3. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter-Widerstand, die Z-Dioden, die Transistoren, die Stromgegenkopplungswiderstände, die Zündspule und weitere zur Steuerung dienende elektronische Bauelemente (6, 14, 15, 16, 19, 20) in einem gemeinsamen Gehäuse (28) untergebracht sind.