DE2317988A1 - Elektronischer stromkreis zur versorgung der zuendkerzen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

SAFE ELECTRONIC SYSTEMS S.A., Mauren, Liechtenstein

Elektronischer Stromkreis zur Versorgung der Zündkerzen einer

Brennkraftmaschine.'

Die Erfindung "bezieht sich auf einen .im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen elektronischen Zündstromkreis.

Die bekannten Zündstromkreise haben den Nachteil, daß sie
zwischen 3 A und 5 A Strom aufnehmen. Durch diese hohe Stromaufnahme können einige elektronische Bestandteile des Stromkreises, wie z.B. Transformatoren, Transistoren und Thyristoren, insbesondere bei hoher Drehzahl überhitzt werden, was einen
Leistungsabfall verursacht oder zum Ausfall des Zündstromkreis ses führt. Im einzelnen ist ein Stromlieferungsteil für die
Zündspule vorgesehen, der bei 250 bis 4-50 V Strom liefert.
Zu dem Ausgang ist ein Thyristor parallel und ein Kondensator in Serie mit der Zündspule geschaltet. Im Betrieb wird die
Gruppe Kondensator/Spule durch den Thyristor sehr kurze Zeit, jedoch wiederholt, kurzgeschlossen und damit auch der Ausgang des Stromlieferungsteils. Dadurch wird der Kondensator entladen. Der dadurch entstehende Strom überhitzt die Bestandteile

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des Stromlieferungs-beils -und den Thyristor.

In,den elektronischen Stromkreisen für die Zündung erreicht die Spannung in der Zündspule zuerst die positive Spitze, die für die Zündung "benutzt wird und gleich darauf eine negative Spitze, die auf die Selbstinduktion der Spule zurückzuführen ist und nicht für die Zündung dient. Bei den bekannten elektronischen Stromkreisen mit kapazitiver Entladung versucht man, die negative Spannung durch einen Gleichrichter wiederzugewinnen, es gelang jedoch bis jetzt nur, einen kleinen Bruchteil dieser Spannung zurückzugewinnen. Die bekannten elektroni sehen Stromkreise haben auch den Nachteil, daß sie bei Motoren mit Drehzahlen über 6000 bis 8000 Umdrehungen nicht angewandt werden können, weil diese Stromkreise leicht beschädigt oder zerstört werden, da mit dem Ansteigen der Drehzahl die Stromaufnahme ebenfalls zunimmt.

Die Aufgabe, die sich die Erfindung setzt, besteht darin, einen elektronischen Zündstromkreis mit kapazitiver Entladung so auszubilden, daß er, selbst bei hoher Motordrehzahl arbeitet und bei 6000 Umdrehungen eine recht niedrige Stromaufnahme von etwa 1,6 bis 1,7 A aufweist. Dabei soll bei durchgeschaltetem Thyristor der Strom im Stromlieferungsteil verringert werden, anstatt zuzunehmen oder konstant zu bleiben, sobald er an die Batterie angeschlossen ist und der Motor stillsteht, d.h. sobald der Schlüssel* zum Anlassen des Motors im Schaltschloss steckt und in Zündstellung ist, während der Motor stillsteht.

Ferner soll die negative Spannungsspitze in der Zündspule zum Viederaufladen des Entladungskondensators stärker herangezogen werden, als dies bei den bekannten Stromkreisen der Fall ist, -um dadurch eine sehr niedrige Stromaufnahme zu erhalten. ■

Bei Motoren mit elektronischen Drehzahl zählern soll die Zündanlage richtig arbeiten, selbst wenn der Motor mit viel höheren Drehzahlen läuft, sogar mit über 12000 Umdrehungen in der Minute. Schließlich soll die Zündanlage tropenfest sein.

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Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs eins gelöst.

Vorzugsweise sieht man eine zwischen der Gruppe der genannten beiden Widerstände und einem Kondensator zur Basissteuerung dar Transistoren und dem positiven Pol der Gleichstromquelle eine Diode vor.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Stromlieferungsteil ist im unteren Teil der Zeichnurg , unterhalb der gestrichelten Linie dargestellt und hat zwei mit 1 und 2 bezeichnete Anschlußklemmen, die sich an eine Niederspannungs-Gleichstromquelle anschließen lassen, beispielsweise an eine Akkumulatorenbatterie, wie sie in jedem Kraftfahrzeug angetroffen wird. Die Anschlußklemme 1 liegt am positiven Pol der Akkumulatorenbatterie.

Der Stromkreis mit kapazitiver Entladung ist im oberen Teil der Zeichnung, oberhalb der gestrichelten Linie dargestellt; die Klemmen 3 und 4- sind mit der Zündspule verbunden, die selbst nicht dargestellt ist.

Der Stromlieferungsteil enthält eine an zwei Transistoren T1 und T2 angeschlossene Primärwicklung 5 und eine Rückkopplungswicklung 6, die eine Schwingungsanfachung bewirkt, wodurch in der Sekundärwicklung 7 eine Wechselspannung entsteht, die mittels einer Brücke aus vier Dioden DI, D2, D3 und D4- gleichgerichtet wird und die Aufladung eines Kondensators C3 des Stromkreises für kapazitive Entladung besorgt. Im Stromlief errungsteil wird die Polarisierung an der Bais der Transistoren T1 und T2 von zwei Widerständen RI und R2 und einem Kondensator 01 mittels einer Eückkopplungswicklung 6 des Transformators vorgenommen. Zwischen dem positiven Pol der Akkumulatorenbatterie und der Wicklung 5 liegt ein Widerstand R3, dem zwei Dioden D5 bzw. D6 parallel geschältet sind.

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Die sich, aus den Schaltelementen R3, D5 und D6 zusammensetzende Gruppe unterstützt die aus den Elementen R1, R2, 01 bestehende . Gruppe, sobald die Diode SCR durchgeschaltet ist, um die Stromaufnahme des Stromlieferungsteils' herabzusetzen und auf etwa 70 bis 100 mA zu halten; man vermeidet dadurch eine zu starke Stromaufnahme des Stromlieferungsteils während er kurzgeschlossen ist. Man vermeidet somit eine Überhitzung im Stromkreis, insbesondere der Transistoren T1 und T2 und ein Durchbrennen des Transformators.

Der Stromkreis des Stromlieferungsteils enthält ferner einen Filterkondensator 02, ferner eine Diode D7 zwischen der BiskTßmme 1 und der Gruppe für die Basissteuerung der Transistoren T1 und T2, die aus den Widerständen R1 und R2 und dem Kondensator 01 besteht.

Die Diode D7 ist nicht unbedingt erforderlich, es ergab sich jedoch, daß diese Diode D7, insbesondere bei hohen Temperaturen, eine bessere Leistung der Transistoren T1 und T2 bewirkt. Wenn im Stromkreis die Temperatur zu sehr ansteigt, z.B. 80⁰O übersteigt, so sorgt die Diode D7 für die Beibehaltung der Arbeits-Charakteristiken im Stromkreis. Beim Ansteigen der Temperatur verringert nämlich die Diode D7 ihren Widerstand in dem Augenblick, in dem die Diode SCR gesperrt ist und sorgt dafür, damit zu den Basen der Transistoren T1 und T2 bei ansteigender Temperatur eine steigende Spannung geliefert wird. Auf diese Weise verringert sich der Strom durch die Transistoren T1 und T2 und verhindert eine nachteilige Überhitzung. Die Diode D7 ist nur dann wesentlich, wenn der Stromkreis bei sehr hohen Temperaturen, bei sehr hoher Entladefrequenz und großer Stromaufnahmen in Betrieb genommen wird.

Der Stromkreis mit kapazitiver Entladung, wie er im oberen Teil der Zeichnung dargestellt ist, hat die Aufgabe, die vom Stromlieferungsteil aufgenommene und vom Kondensator 03 gespeicherte Energie über die Klemmen 3 und 4 der Zündspule zuzuführen. Diese Entladung erfolgt über die gesteuerte Diode SOR , die bis zur

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Mitte der Aufladung des Stromlieferungsteils negativ vorgespannt ist. Die Steuerung der Diode SCR erfolgt mittels zweier Widerstände R4- und R5 und eines Kondensators C4.

Der Steuerungsimpuls zur Diode SCR wird durch die Induktivität einer zwischen demRuspol und Masse G eingeschalteten Spule durch die Unterbrecherkontakte 8 der elektrischen Stromversorgungsanlage erhalten.

Der durch die Unterbrecherkontakte 8 und durch die Spule L erzeugte Impuls geht durch die Gruppe eines Widerstandes R6, einer Diode D8 und eines Kondensators C5 und schaltet die Diode SCR durch und bewirkt die Entladung des Kondensators C3.

Die Sperrung der Diode SCR erfolgt augenblicklich mit dem Aufhören des Spulenimpulses L: Die Sperrgeschwindigkeit ist stark von der Vorspannung der Steuerelektrode der Diode SCR abhängig. „■

Der Stromkreis umfaßt daher einen Widerstand R7 und einen Kondensator C6, welche die Niederspannung für die Vorspannung der Diode SCR und für die Speisung der Spule L trennen. Der Stromkreis umfaßt auch einen Kondensator C7 und einen Widerstand R8, die,in Serie geschaltet, die Aufgabe haben, die Überspannungsspitzen zu reduzieren, die in der Zündspule bei der Entladung des Kondensators Cj auftreten, um dadurch eine Beschädigung der Diode SCR zu verhindern: gleichzeitig wird die Wiederaufladung des Kondensators C3 durch.die Dioden D1, D2, D3, D4· gefördert. Der Stromkreis für eine kapazitive Entladung ent*· hält auch einen Widerstand R9, ... . ·. ' · . . . :;····.··

Sobald der Speisestromkreis zum Stromlieferungsteil angeschlos- ^; sen ist, z.B. an die Anschlußklemmen 1 und 2 der Akkumulatorenbatterie, dann gelangt diese Spannung zum Transformator, zur Gruppe der Elemente R1, R2 und des Kondensators C1, und durch die Primärwicklung 5 des Transformators zu den Transistoren T1 und T2, geht sodann durch die Gruppe der Elemente D5, D6 und H3

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und läßt den Stromlfeferungsteil anschwingen, so daß am Ausgang des Gleichrichters D1, D2, D3, D4, die zur Aufladung des Kondensators 03 erforderliche Spannung auftritt.

Sobald sich die Unterbrecherkontakte öffnen und schließen, entsteht ein Impuls, der die Diode SOE steuert und somit die Entladung des Kondensators CJ auf die Zündspule bewirkt. Wenn die Speisespannung an den Anschlußklemmen 1 und 2, 12 V beträgt und Germaniumtransistoren T1 und T2 verwendet werden feiler Wider stand R3 3 bis 8 Ohm, vorzugsweise zwischen 5 his 6 Ohm haben,

wobei der Widerstand R3 anstelle von den in zwei Dioden D5 und D6 auch durch drei oder mehr Dioden überbrückt werden kann.

Das Windungsverhältnis der Primärwicklung 5 und der Rückkopplungswicklung 6 des Transformators liegt etwa zwischen 1,6/1 und 2,7/1} und vorzugsweise zwischen 2/1 bis 2,1/1. Der Widerstand R2 hat einen Wert zwischen 22 und 56 Ohm, vorzugsweise etwa 33 Ohm, während der Widerstand R1 einen Wert von ca. 600 bis 1200 Ohm, vorzugsweise 820 Ohm hat. Der Kondensator 02 hat einen Wert von 1 bis 8 Mikrofarad, vorzugsweise 3 bis 5 Mikrofarad, Diese Werte gelten für 12 V. Wenn die Elementengruppe D5, D6, R3 eingebaut ist, kann die gewünschte hohe Leistung auch unter den schwierigsten Betriebsbedingungen und bei hohen Raumtemperaturen erhalten werden.

Die Induktanz der Spule L, die nur wesentlich ist, wenn der Motor mit einem elektronischen Drehzahlmesser ausgerüstet ist, ist jedoch auf Jeden Fall nützlich, um der Diode SCR eine starke negative Vorspannung zu verleihen. Die Induktivität liegt zwischen 70 und 280 mH, beträgt vorzugsweise etwa 180 mH, und die Spule besitzt vorzugsweise eine Wabenwicklung.

Der Wert des Widerstandes R8 liegt zwischen 200 und 800 0hm, be trägt vorzugsweise 470 0hm, der Wert des Kondensators 07 liegt' zwischen 8000 und 30.000 pl und beträgt vorzugsweise 22.000 pP.

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Die Diode SCR wird durch die Widerstände R4- und R5 vorzugsweise stark negativ vorgespannt, wobei die Vorspannung der Hälfte der an den Stromlieferungsteil angelegten Spannung entspricht.

Bei 12 V an den Klemmen 1 und 2 und Silizium - Transistoren 3}1 und T2 hat der Widerstand R3 einen Wert zwischen ungefähr 0,05 und 8 Ohm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 6 Ohm, während die Werte der beiden Widerstände R1 und R2 zwischen 200 und 1200 Ohm, bzw. zwischen 10 und 56 0hm, vorzugsweise zwischen 300 und 800 0hm bzw. »wischen 15 und 33 Ohm liegen sollen. Die Induktivität der Spule L soll 20 bis 280 mH, vorzugsweise 70 bis 180 mH betragen.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   /k/Elektroni scher Zündstromkreis für Motoren mit einem mit Gleichstrom versorgten Stromlieferungsteil, der an einen Stromkreis mit kapazitiver Entladung angeschlossen ist, der an die Zündspule angeschlossen ist und zwei Widerstände und einen Kondensator zur Baissteuerung der Transistoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem positiven Pol der Gleichstromquelle und dem Stromlieferungsteil ein Widerstand von 0,05 Ohm und 8 Ohm vorgesehen ist, dem wenigstens eine Diode parallel geschaltet ist, und daß ferner das Windungsverhältnis von Primär- zu Eückkopplungswicklung des !Transformators des Stromlieferungsteils zwischen 1,6/1 und 2,7/1 hat, und die Werte der beiden Widerstände und des Kondensators für die Vorspannung der Transistorenbasen, für den einen Widerstand zwischen 10 und 56 Ohm, und für den anderen Widerstand zwischen 200 und 1200 0hm liegen und für den Kondensator zwischen 1 und 8 Mikrofarad betragen.
2. 2. Elektronischer Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stromversorgungsteil und dem positiven Pol der Gleichstromquelle zwei Widerstände und ein Kondensator für die Vorspannung der Transistorenbasen eine Diode eingeschaltet ist.
3. 3. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem positiven Pol und dem Unterbrecher des Zündverteilers eine Spule mit einer Induktivität zwischen etwa 20 und 280 mH ca. eingeschaltet ist.
4. 4. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Zündspule eine E-C-Kette mit Widerstandswerten zwischen 200 und 800 0hm und Kapazitäten zwischen 8.000 und 30.000 pF vorgesehen ist.

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5. 5. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Zuleitung zum Stromlieferungsteil eingeschaltete Widerstand einen Wert von etwa 0,1 bis 6 Ohm hat, daß das Windungsverhältnis von Primär- zu Eiickkopplungswicklung des Transformators des Stromlieferungsteils etwa 2 : 1 bis 2,1 : 1 beträgt, und die Werte der beiden Widerstände und des Kondensators zur Vorspannung der Transistorenbasen ungefähr 15 bis 55 Ohm, bzw. 500 bis 800 Ohm und 5 bis 5 Mikrofarad betragen.
6. 6. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen von 5 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem positiven Pol der Batterie und dem Zündverteiler eingeschaltete Spule eine Induktivität von ungefähr 70 bis 180 mH hat.
7. 7. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen von 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen*diesem positiven Pol und dem Zündverteiler eingeschaltete Spule eine Wabenwicklung hat.
8. 8. Elektronischer Stromkreis nach den Ansprüchen von 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Eeihenschalnetzes EC einen Wert von ca. 470 0hm hat und die Kapazität des Kondensators des gleichen Schaltnetzes BD ednai Wert von ca. 22.000 pF aufweist.

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