DE2329920A1

DE2329920A1 - Zuendsystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2329920A1
Application number: DE2329920A
Authority: DE
Inventors: Richard Beuter
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1973-06-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2233506A2; JPS5048330A; US3884208A; GB1462417A; IT1046649B

Description

BROWN, BOVERI & CiE . AKTIENGESELLSCHAFT j ;_: ;J >

MANNHEIM BROWN (3OVFRl

Mp-Nr. 860/73 5. Juni 1973

Zündsystem für Brennkraftmaschinen

( Zusatz zu Patent )

(Patentanmeldung P 23 03 087.7-33)

Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher, einer Zündspule und mindestens einem Halbleiterbauelement mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen de» Unterbrechers und somit Unterbrechen des Ladestromes die in der Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung genügende Zündspannung erzeugt.

Nach dem Haptpatent (Patentanmeldung P 23 03 087.

7-33) wurde zur Konstanthaltung des Spulenstromes und damit der Sekundärspannung auch bei kleiner Batteriespannung über den gesamten Drehzahlbereich eine Anordnung geschaffen, bei der ein mit der Primärwicklung und einem Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Ende der Wicklung und mit seinem Emitter mit dem Stromgegenkopplungswiderstand verbundener Hauptsteuertransistor über

seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitter an dem einen Pol der Gleichstromquelle jliegt.

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Mp-Nr. 860/73 - 2 - 5. Juni 1973

Mit dieser Anordnung wird eine Ladestrom-Stabilisierung erreicht, deren Wirkung jedoch infolge von Kennlinienveränderungen, Bauteiletoleranzen und Verstärkungsschwankungen begrenzt ist. Bei Bordnetzspannungsänderungen von - 30 % können noch Stromschwankungen bis etwa - 10 % auftreten.

j Aufgabe der Erfindung ist es, diese Stromschwankungen entweder j auf Null zu reduzieren, oder bei den geringsten Bordnetzspannungen den höchsten Ladestrom und damit die höchste Zündspannung zu erreichen (automatische Kaltstartanhebung), weiterhin den Stillstandstrom nach einer bestimmten Zeit abzuschalten und einen Verpolungsschutz gegen Zerstörung der Halbleiter bei unsachgemäßem Anschluß zu erhalten.

Die Aufgabe wird ausgehend vom Hauptpatent dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung sowohl für die bessere Ladestromstabilisierung als auch für eine Ladestrom-Invertierung eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwertspannung derart angeordnet ist, daß ein Regeltransistor mit seinem Kollektor einerseits mit der Basis eines weiteren Steuertransistors, dessen Kollektor seinerseits mit dem Kollektor eines Vortransistors und mit seinem Emitter erstens über einen Widerstand mit dem Unterbrecher und dem Emitter des Regeltransistors und zweitens mit der Kathode einer Diode verbunden ist, die mit ihrer Anode sowohl am Emitter des Leistungstransistors als auch am Strom-

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. Mp-Nr. 860/73 - 3 - 5. Juni 1973

gegenkopplungswiderstand, der mit dem Minuspol der Gleichstromquelle verbunden ist, liegt, und andererseits über einen Widerstand und einer Z-Diode an seine eigene Basis gekoppelt ist, und daß der weitere Steuertransistor mit seiner Basis einerseits über einen Widerstand und einen weiteren Widerstand mit dem Pluspol der Gleichstromquelle und andererseits Über einen Widerstand und einen temperaturabhängigen Widerstand und gleichfalls über einen Dämpfungskondensator über einen Widerstand mit dem Emitter,des Regeltransistors und dem Unterbrecher verbunden ist.

: Außer der automatischen Kaltstartanhebung sieht die Erfindung eine weitere Kaltstartanhebung derart vor, daß ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten einerseits über einen Widerstand mit der Basis des weiteren Steuertransistors und andererseits alt dem Emitter des weiteren Steuertransistors und der Kathode der Diode verbunden ist·

Weiterhin sieht die Erfindung BU» Zwecke einer Stillstandest romab schaltung des Motors bei geschlossenem Unterbrecherkontakt vor, daß der Vortranslstor mit seinem Emitter mit der Basis des Treibertransistors tür den Hauptsteuertranslstor und mit seinem Kollektor mit dem Kollektor des weiteren Steuertransistor verbunden 1st, und daß er mit seiner Basis Über einen Widerstand einerseits über einen Kondensator an einem

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Mp-Nr. 860/73 - 4 - 5. Juni 1973

Spannungsteiler aus Z-Diode, Regeltransistor und Widerstand, und andererseits mit der Anode einer Diode, deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle liegt, verbunden ist.

Schließlich sieht die Erfindung als Verpοlungsschutz vor, daß ein Gleichrichter mit seiner Anode mit dem Pluspol der Gleichstromquelle und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt liegt, der seinerseits mit dem Widerstand, der Diode, dem Emitter des Treibertransistors und der Primärwicklung der Zündspule verbunden ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer Schaltungsskizze in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Zum Zwecke einer gegenüber dem Zündsystem nach dem Hauptpatent vollkommenen Ladestromstabilisierung oder Ladestromabnahme bei steigender Bordnetzspannung ist eine zusätzliche Verstärkungsstufe in den Regelkreis für den Ladestrom und eine weitere Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwertspannung für den Regler eingebaut.

Die Steuerung der Sollwertspannung für den Regler besteht im wesentlichen aus dem Transistor 48der Z-Diode 47 und dem Widerstand 46.

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Mp-Nr. .860/73 - 5 - 5. Juni 1973

Bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 fließt vom Pluspol der Gleichstromquelle 2 ein Strom über den Spannungsteiler aus Widerstand 19, Z-Diode 47 und Basis 48b - Emitterstrecke 48a des Regeltransistors 48. Damit wird der Transistor 48 entsprechend seinem Basisstrom geöffnet, wodurch sein Kollektorpotential einen bestimmten Wert erreicht. Diese Spannung steht als Sollwertspannung für den Regelkreis des Ladestromes an der Basis des Transistors 35 an. Solange nun die Istwertspannung am Stromgegenkopplungswiderstand 8 kleiner als die Sollwertspannung bleibt, ist Transistor 35 voll geöffnet. Erreicht die Istwertspannung annähernd den Wert der Sollwertspannung, so. regelt sich der Ladestrom auf die vorbestimmte Größe.

Die oben aufgeführten Betrachtungen bezogen sich auf eine feste Bordnetzspannung.

Wird nun die Bordnetzspannung erhöht, fließt über die Basis Emitter-Strecke des Regeltransistors 48 ein höherer Strom. Der Transistor wird mehr geöffnet, wodurch sein Kollektorpotential vermindert wird. Damit wird auch die Sollwertspannung an der Basis 35b vom Transistor 35 vermindert, wodurch eine Verringerung des Ladestromes erreicht wird.

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Mp-Nr. 860/73 - 6 - 5. Juni 1973

So gelingt es, bei Bordnetzspannungserhöhungen von 100 % den Ladestrom entweder konstant zu halten oder "beliebig zu vermindern.

Obwohl in dieser Schaltung eine automatische Kaltstartanhebung gegeben ist (bei 8 V Bordnetzspannung Maximalstrom, bei 16 V Bordnetzspannung Minimalstrom), wurde eine zusätzliche Anordnung angebracht, in der Startphase die Zündenergie wirksam anzuheben. Dies wird dadurch erreicht, daß Soll- und Istwertspannung über eine Reihenschaltung von Widerstand 43 und temperaturabhängigen Widerstand 38 parallel zur Basis 35b -

j Emitterstrecke 35a des Transistors 35 gekoppelt werden. Bei

Kaltstart hat der Widerstand 38 einen hohen Widerstandswert,

' wodurch über die Reihenschaltung der Widerstände 38 und 43

• kein Strom fließt und somit kein Potentialausgleich entstehen ; kann, was gleichbedeutend mit einer hohen Sollwertspannung für

: den Steuertransistor 35 ist. Bei steigenden Betriebstemperaturen sinkt der Widerstand von 38 und somit auch das Basispotential des Steuertransistors 35, was ein Vermindern des Ladestromes zur Folge hat. Im Temperaturbereich des Gehäuses von - 40⁰C bis + 11O°c vermindert sich der Ladestrom um etwa

Während beim Hauptpatent eine unzulässige Erwärmung der Zündanlage durch einen Kaltleiter verhindert wird, ist nun eine weitere Verbesserung mit dieser Schaltungseinrichtung - 7 -

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Mp-Nr. 860/73 - 7 - 5. Juni 1973

durch eine Anordnung vorgesehen, die bei stehendem Motor und geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 bereits nach kurzer Zeit (etwa 2-3 Sekunden) den Ladestrom vollständig abschaltet. Dies wird erreicht durch den Vortransistor 30 ii Verbindung mit dem Widerstand 31» dem Kondensator 33 und der Entladediode 32. Der Vortransistor 30 ist mit seinem Emitter 30 mit der Basis 4b des Treibertransistor 4 und mit seinem Kollektor 30c mit dem Kollektor 35c des Steuertransistors 35 verbunden. Weiterhin ist der Vortransistor 30 mit seiner Basis 30b über den Widerstand 31 einerseits über einen Kondensator 33 mit der Kathode der Z-Diode 47 und andererseits mit der Anode der Diode 32 verbunden, deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 2 liegt.

Die Stromabschaltung bei Stillstand geht folgendermaßen vor sich:

Beim Schließen des Ünterbrecherkontaktes 1 ist der Kondensator 33 völlig entladen. Es fließt ein ausreichender Basisstrom des Transistors 30 als Ladestrom in den Kondensator 33 und öffnet den Vortransistor 30 voll. Mit steigender Kondensatorladung verringert sich der Basisstrom und wird schließlich Null. Damit sperrt auch der Vortransistor 30 und der primäre Spulenstrom wird ebenfalls Null. Da dieser Vorgang langsam verläuft, tritt auf der Sekundärseite 9b der Zündspule 9 keine Hochspannung auf.

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Mp-Nr. 860/73 _ 8 - 5. Juni 1973

Beim Öffnen des Unterbrecherkontaktes 1 entlädt sich der Kondensator 33 in kurzer Zeit über Diode 32 und Widerstand

Die Zeitkonstanten sind so gewählt, daß bei Anlaßdrehzahien von 60 Umdrehungen je Minute kein Einfluß auf den Ladestrom gegeben ist.

Weiterhin können bei unsachgemäßem Anschluß (Polverwechslung im Nachrüst- und Reparaturgeschäft) Dioden und Transistoren beschädigt werden. Um dies zu verhindern, ist nach der vorliegenden Schaltung ein Gleichrichter 29 zwischen dem Pluspol der Gleichstromquelle und der übrigen Schaltung eingesetzt. Er liegt mit seiner Anode am Pluspol der Gleichstromquelle 2 und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt 41, am Widerstand 13, der Kathode der Diode 32, am Emitter 4a des Steuertransistors 4 und der Primärwicklung 9a der Zündspule 9. Ein zeitlich unbegrenzter Verpolungsschutz ist damit durch Gleichrichter 29 gegeben.

An der Verbindungsleitung zwischer» den Kollektor 7c und dem einen Ende der Primärwicklung 9a der Zündspule 9 ist über einen Vorwiderstand 16 ein Drehzahlmesser 24 angeschlossen. Außerdem liegt parallel zur Basis 7b - Emitterstrecke 7a des Leistungstransistors 7 ein Kopplungswiderstand 8.

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Mp-Nr. 860/73 · - 9 - 5. Juni 1973

Parallel zur Reihenschaltung aus Leistungstransistor 7 und Stromgegenkopplungswiderstand 8 ist ein Schutzkondensator für den Leistungstransistor angeordnet.

Analog zu der Schaltungsanordnung für das Zündsystem des Hauptpatents sind die Eingangskiemmen mit 17 und 18 bezeichnet, Die strichpunktierte Linie 28 soll das Gehäuse für die elektronische Steuereinrichtung des Zündsystems darstellen.

Weiterhin liegt parallel zur Basis-03m.ittej.--Strecke des Transistors 35 der Kondensator 45 zur Stabilisierung der Stromregelung .

Die von der Sekundärwicklung 3b der Zündspule an die Zündkerzen 21 abgegebene Energie wird über die Funkenstrecke 22 im Zündverteiler und über die Störschutzwiderstände 25 und geleitet. Parallel zur Zündstrecke sind ein Nebenschlußwiderstand 23 und die Leitungskapazität 27 angeordnet.

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Claims

Mp-Nr. 860/73 - 10 - 5. Juni 1973

,Patentansprüche

\( 1.))Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens ι einem Halbleiter-Schaltelement mit Vorwiderstand., wobei ι beim Öffnen des Unterbrechers und somit Unterbrechen des

Ladestromes die in der Primärwicklung gespeicherte Energie j in der Sekundärwicklung eine ausreichende Zündspannung

erzeugt, und wobei ein mit der Primärwicklung und einem

' Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Wicklungsende und mit seinem < Emitter mit dem Stromgegenkopplungswiderstand verbundener Hauptsteuertransistor über seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitter an dem einen Pol der Gleichstromqulle liegt, nach Patent

(Patentanmeldung P 23 03 087.7-33)» dadurch gekennzeichnet, daß zur Ladestrom-Stabilisierung und zur Ladestrom-Invertierung eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwert- - spannung derart angeordnet ist, daß ein Regeltransistor (48) mit seinem Kollektor (48c) einerseits mit der Basis (35b) eines weiteren Steuertransistcrs (35), dessen Kollektor (35c) seinerseits mit -em Kollektor (30c) eines Vortransistors (30) und mit seinem Emitter (35a) erstens über einen Widerstand (37) mit dem Unterbrecher (1) und dem Emitter (48a) des Regeltransistors (48) und zweitens mit

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Mp-Nr. 860/73 - 11 - 5. Juni 1973

der Kathode einer Diode (36) verbunden ist, die mit ihrer Anode sowohl an dem Emitter (7a) des Leistungstransistors (7) als auch am Gegenkopplungswiderstand (8), der mit dem Minuspol der Gleichstromquelle (2) verbunden ist, liegt, und andererseits über einen Widerstand (46) und eine Z-Diode (47) an seine eigene Basis (48b) gekoppelt ist, und daß der weitere Steuertransistor (35) mit seiner Basis (35b) einerseits über einen Widerstand (46) und über einen weiteren Widerstand (19) mit dem Pluspol der Gleichstromquelle (2) und andererseits über einen Widerstand (43) und einen temperaturabhängigen Widerstand (38) und gleichfalls über einen Dämpfungskondensator (45) über einen Widerstand (37) mit dem Emitter (48a) des Regeltransistors (48) und dem unterbrecher (1) verbunden ist.
2.) Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Kaltstartanhebung eine weitere Kaltstartanhebung derart angeordnet ist, daß ein Widerstand (38) mit negativem Temperaturkoeffizienten einerseits über einen Widerstand (43) mit der Basis (35b) des weiteren Steuertransistors (35) und andererseits mit dem Emitter (35a) des weiteren Steuertransistors (35) und; der Kathode der Diode (36) verbunden ist.

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Mp-Nr. 860/73 - 12 - 5. Juni 1973
3.) Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daR zur Stillstandsstromabschaltung der Vortransistor (30) mit seinem Emitter (30a) mit der Basis (46) des Treibertransistors (4) und mit seinem Kollektor (30c) mit dem Kollektor (35c) des weiteren Steuertransistors (35) verbunden ist, und daß er mit seiner Basis (30b) über einen Widerstand (31) einerseits über einen Kondensator (33) i*iit dem Spannungsteiler aus Widerstand (19), Z-Diode (47) und Regeltransistor (48) sowie andererseits mit der Anode einer Diode (32), deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle (2) liegt, verbunden ist.
4.) Zündsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet^ daß zum Verpolungsschutz ein Gleichrichter (29) mit seiner Anode mit dem Pluspol der Gleichstromquelle (2) und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt (41) liegt, der seinerseits mit dem Widerstand (19), der Diode (32), dem Emitter (4a) des Treibertransistors (4) und der Primärwicklung (9a) der Zündspule (3) verbunden ist.
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