DE2433462A1

DE2433462A1 - Anordnung fuer eine elektronische zuendanlage eines verbrennungsmotors, insbesondere eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2433462A1
Application number: DE19742433462
Authority: DE
Inventors: Roger Habert
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1973-07-11
Filing date: 1974-07-11
Publication date: 1975-02-06
Also published as: NL7408552A; FR2237503A5; IT1017038B; ES428159A1; GB1473692A

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DUCELLIER et Cie.

23, rue Alexandre Dumas

F-75 526 Paris Codex 11

Anordnung für eine elektronische Zündanlage' eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Zündeinrichtungen für Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, und zwar auf solche Zündeinrichtungen, bei denen ein Strom in einer Steuerschaltung fließt, die die Entladung zwischen den Elektroden einer Motorzündkerze steuert.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung für eine elektronische Zündanlage, umfassend zumindest ein Energieverstärkungselement, welches durch ein Zündsignal gesteuert wird, das - allerdings nicht notwendigerweise - mittels einer an sich bekannten mechanischen Einrichtung abge-

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leitet ist. Dieses Verstärkungselement liefert die erforderliche Energie für eine Hochspannungsspule, welche mit der Zündkerze verbunden ist.

Während des Anlassens bei großer Kälte und in dem Fall, daß eine ausreichende Speisespannung an die Anschlußklemmen des Anlassers angelegt wird, um das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors zu überwinden, sind mit den Akkumulatorbatterien bestimmte Verbraucher in Reihe geschaltet.

Das Verfahren der Bereitstellung einer Überspannung als normaler Verbrauchsspannung bringt nur geringe Gefahren der Zerstörung im Falle der Anwendung einer Zündeinrichtung ohne elektrische Bauelemente mit sich, so daß die Kontakte des mechanischen Unterbrechers die während einer bestimmten Zeitspanne auftretenden erheblichen Ströme und Überspannungen führen können. Zum anderen besitzt die Hochspannungsspule ein ausreichendes thermisches Trägheitsvermögen, um ihre schnelle Zerstörung bzw. Beschädigung zu vermeiden.

Das gleiche trifft aber nicht zu in Verbindung mit elektronischen Einrichtungen, deren gefährdete Bauelemente auf Grund ihrer Beschaffenheit schnell beschädigt bzw. zerstört werden, und zwar auf Grund ihres sehr schwachen thermischen Träghe itsvermögens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile eine einfach aufzubauende und betriebssicher arbeitende elektronische Zündeinrichtung mit zumindest einem Energieverstärkungselement zu schaffen, welches durch ein Zündsignal gesteuert wird.

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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch eine Anordnung für eine elektronische Zündanlage für Verbrenungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit zumindest einem Energieverstärkungselement, welches durch ein Zündsignal gesteuert ist und welches während einer Anlaßphase und durch Hinzufügen einer- Hilfsspeisequelle eine Speisespannung abzugeben vermag, deren Wert höher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung. Diese Anordnung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zum einen eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Schutz des Verstärkungselements oberhalb eines festgelegten Spannungswsrtes dadurch sicherstellt, daß die Ausgangsstufe des Verstärkungselements gesperrt wird, und daß zum anderen eine Einrichtung vorgesehen ist, die diesen Schutz während einer durch eine Verzögerungsschaltung fest vorgegebenen Dauer aufhebt und in entsprechender Weise einen ausreichenden Strom in der Primärwicklung einer Spannungserhöhungsspule fließen läßt, derart, daß an den Elektroden zumindest einer Zündkerze am Ende der Verzögerungszeitspanne bei erneut in Tätigkeit tretender Einrichtung zum Schutz des Verstärkungselements ein Zündfunke erzeugbar ist.

An Hand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein elektrischer Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Zündeinrichtung gemäß der Erfindung gezeigt.

Die betreffende Einrichtung bzw. Anordnung ist für einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Verbrennungsmotor bestimmt; sie enthält in an sich bekannter Weise eine Spannungserhöhungsspule 1 mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3, einen Strombegrenzungswiderstand 4 und eine mit der Primärwicklung 2 der Spule 1 verbundene Steuerschaltung, umfassend einen Schalt-

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transistor 5, einen Zündauslösesignal-Verstärkertransistor und ein Zündsignal-Auslöseorgan 7· Dieses Auslöseorgan kann ein mechanisches Kontaktglied, ein magnetisches Glied, optisches Glied, etc. sein. Gegebenenfalls enthält die betreffende Einrichtung einen Zündvoreilungs-Rechner.

Es dürfte einzusehen sein, daß man je nach den Kennlinien der verwendeten Transistoren eine Vielzahl von Verstärkertransistoren vorsehen kann. Das Zündsignal-Auslöseorgan 7» das in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und gegebenenfalls von einem oder mehreren Funktionsparametern des Motors betrieben ist, ist zum einen über Verbindungsleitungen bzw. Verbindungen 9 und 10 mit dem Minuspol 8 der Anlage und zum anderen über einen Arbeitswiderstand 12 mit dem Pluspol 11 der Bordbatterie (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden.

Der Schalttransistor 5 ist gegen die Überspannungen durch eine bekannte Einrichtung, wie einen Kondensator 12 und eine ZENER-Diode 13* geschützt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Der Emitter des Transistors 5 ist über eine Diode 14 mit einer zum Minuspol 8 hin führenden Leitung 10 verbunden; außerdem

ist er mit einem Widerstand 15, der vor einem thermischen Durchgehen schützt, verbunden. Dieser Widerstand 15 liegt zwischen der Basis von dem Emitter des Transistors 5·

Der Emitter des Transistors 6 ist mit der Basis des Transistors 5 verbunden. Der Kollektor des Transistors 6 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 16 mit dem Pluspol 11 verbunden. Die Ausgangsstufe des Verstärkungselements,

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d.h. die durch die Transistoren 5 und 6 gebildete Stufe, wird von einem Transistor 17 gesteuert, der die Eingangsstufe des Verstärkungselements bildet.

Der Kollektor des Transistors 17 ist über eine Diode 18 zum einen mit der Basis des Transistors 6 und zum anderen über einen Widerstand 19 mit dem Pluspol 11 verbunden. Dieser Widerstand 19 gewährleistet die Stromführung des Transistors 17 und die Lieferung der Vorspannung an die Basis des Transistors 6. Der Emitter des Transistors 17 ist direkt mit dem Minuspol 8 über die Verbindungsleitung 10 verbunden.

Die Dioden 14 und 18 gewährleisten den Schutz der Anordnung vor zufälligem Wechsel der Polarität während der Anschaltung der Speisezusatzquelle. Ohne diesen Schutz würde die betreffende Anordnung in diesem Fall sonst unweigerlich beschädigt bzw. zerstört werden.

Die Basis des Steuertransistors 17 ist an einer Schaltung angeschlossen, die mit einer "eingebauten Verweilzeit" festgelegt und in der FR-PS 1 451 436 beschrieben ist.

Die Schaltung gemäß der zuvor genannten französischen Patentschrift besteht nach dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer Diode 20, die im Entladekreis eines Kondensators 21 derart liegt, daß ihre Durchlaßrichtung umgekehrt zu dem Kondensator-Ladekreis ist, der über die Widerstände und 23 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 17 verläuft.

Gemäß der Erfindung ist eine ZENER-Diode 24 mit ihrem einen Ende an der Basis des Transistors 17 und mit ihrem anderen

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Ende über einen Widerstand 25 an dem Pluspol 11 angeschlossen.

Bin durch das Zündauslöseorgan 7 gesteuerter Transistor 26 ist mit seinem Kollektor an dem Verbindungspunkt der ZENER-Diode und des Widerstands 25 angeschlossen.

Der Emitter des Transistors 26 ist über die Verbindung bzw. Verbindungsleitung 10 direkt mit dem Minuspol 8 verbunden. Die Basis dieses Transistors ist mit einer Verzögerungsschaltung verbunden, bestehend aus dem Kondensator 27 und den Widerständen 28 und 29. Der Widerstand 29 und eine Diode 30 sind an der Basis des Transistors 26 angeschlossen, und zwar in gleicher Weise wie der Widerstand 23 und die Diode 20. Dies dient denselben Funktionen, wie sie in der oben erwähnten französischen Patentschrift bereits beschrieben sind.

Die Anordnung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Unter normaler Speisespannung, d.h. bei einer Spannung, die der Spannung der Fahrzeugbatterie entspricht, wird der die Primärwicklung 2 der Spannungserhohungsspule 1 durchfließende Strom abwechselnd fließen gelassen und unterbrochen, und zwar mittels der Transistoren 5 und 6 der Ausgangsstufe des Verstärkungselements. Diese Stufe wird durch den Transistor gesteuert, der die Eingangsstufe des betreffenden Verstärkungselements bildet.

Während einer Auslösung des Zündsignals durch das Organ 7, wie z.B. durch Öffnen der Kontakte im Falle der Verwendung eines mechanischen Auslösers, lädt sich der Kondensator 21 über den Widerstand 22 derart auf, daß er den Transistor 17 in den leitenden Zustand überführt. Das Leitendsein des Transistors 17 während einer Dauer, die durch die Zeit-

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konstante des durch den Kondensator 21 und den Widerstand 22 gebildeten Kreises bestimmt ist, hat zur Folge, daß die Transistoren 5 und 6 nicht_Leitend v/erden, die die Ausgangsstufe des Verstärkungselements bilden. Dies hat den Anstieg der Spannung der Spule 1 zur Folge, wodurch eine Zündung an den Elektroden der Zündkerze hervorgerufen wird.

In dem Augenblick, in dem die Kontakte des Organs 7 sich schließen, ist der durch den Kondensator 21 und den Widerstand 22 gebildete Kreis bzw. das durch diese Elemente gebildete Glied kurzgeschlossen, und zwar über die Diode 20. Der Transistor 17 ist ebenfalls im nichtleitenden Zustand. . Dies bewirkt, daß die Transistoren 5 und 6 im leitenden Zustand sind. Demgemäß wird ein Strom in der Primärwicklung 2 der Spule 1 hervorgerufen.

Unter einer Speisespannung, deren Wert höher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung, arbeitet die betreffende Anordnung wie folgt.

Die ZENER-Diode 24 wird leitend während des zusätzlichen Anlegens einer Hilfsspeisequelle, Der auf diese Weise am Pluspol 11 erzielte Spannungswert ist ein Spannungswert, der hoher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung.

Der Leitzustand der ZENER-Diode 24 bewirkt, daß der Transistor 17 in den leitenden Zustand gelangt und daß demgemäß die Transistoren 5 und 6 in den nichtleitenden Zustand gelangen. Auf diese V/eise wird die zu vernichtende Energie Null und kann nicht durch thermische Wirkung in der Spule 1 die Transistoren 5 und 6 und den Widerstand 16 beschädigen bzw. zerstören. Es ist dennoch nötig, einen Zünd-

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funken an den Elektroden der Zündkerze hervorzurufen, um das Anlassen des Verbrennungsmotors zu gewährleisten.

Zu diesem Zweck bewirkt während dieser Anlaßphase, während der ein Zündauslösesignal von dem Organ 7 her vorhanden ist, der Transistor 17, der wieder leitend ist, die Sperrung der Ausgangsstufe, kann jedoch dabei nicht zu einer Zündung führen. Die Sperrung ist schon durch den Zustand des Leitendseins der ZENER-Diode 24 erfolgt.

Zum anderen lädt sich der Kondensator 27 über den Widerstand 28 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 26 derart auf, daß dieser Transistor im leitenden Zustand ist. Das Leitendsein des Transistors 26 während einer Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante des durch den Kondensator 27 und den Widerstand 28 gebildeten Gliedes abhängt, hat zur Folge, daß die ZENER-Diode 24 in den nichtleitenden Zustand gelangt, und zwar dadurch, daß über den Transistor 26 der von dem Pluspol 11 herkommende und durch den Widerstand 25 fließende Strom nach Masse abgeleitet wird.

Die ZENER-Diode 24 ist nicht mehr leitend und der Transistor 17 verbleibt dennoch im leitenden Zustand, und zwar während der Dauer, die durch die Zeitkonstante des durch den Kondensator 21 und den Widerstand 22 gebildeten Gliedes festgelegt ist.

Das Ende dieser Zeitspanne hat zur Folge, daß der Transistor in den nichtleitenden Zustand gelangt, und zwar gerade in dem Augenblick, in dem die ZENER-Diode 24 wieder leitend wird. Der Transistor 26 nimmt wieder seinen nichtleitenden Zustand am Ende der Zeitspanne ein, die durch die Zeitkonstante des durch

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den Kondensator 27 und den Widerstand 28 gebildeten Gliedes festgelegt ist.

Diese Zeitspanne ist vernünftigerweise so festgelegt, daß sie bedeutender ist als jene des durch den Kondensator 21 und den Widerstand 22 gebildeten Gliedes, und zwar derart, daß am Ende der Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante des durch den Kondensator 21 und den Widerstand 22 gebildeten Gliedes festgelegt ist, der Transistor 17 im nichtleitenden Zustand ist und demgemäß die Transistoren 5 und 6 im leitenden Zustand, womit ein ausreichender Strom in der Primärwicklung der Spule 1 fließt, we.lcher Strom imstande ist, einen Zündfunken an den Elektroden der Zündkerze hervorzurufen.

Im Falle des Betriebs unter einer Spannung, deren Wert höher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung, ruft die Anordnung eine geringfügige Zündverzögerung hervor; die betreffende Verzögerung geht auf die Dauer der Zeitkoristante des durch den Kondensator 27 und den Widerstand 28 gebildeten Gliedes zurück. Diese Verzögerung ist in bezug auf die Zeitspanne vernachlässigbar, die zwei aufeinanderfolgende Zündungen während der Anlaßphase des Verbrennungsmotors trennt.

Es dürfte ohne weiteres einzusehen .,sein, daß mit Hilfe einer derartigen Anordnung die elektronischen Bauelemente nicht beschädigt bzw. zerstört werden können, und zwar weder durch eine entsprechende Erhöhung der Speisespannung noch durch eine zufällige Umkehrung der Polarität beim Anlegen der Zusatzspannungsquelle.

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Claims

Patentansprüche

1.JAnordnung für eine elektronische Zündanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem EnergieVerstärkungselement, welches durch ein Zündsignal gesteuert ist und welches während einer Anlaßphase und durch Hinzufügen einer Hilfsspeisequelle eine Speisespannung abzugeben vermag, deren Wert höher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen eine Einrichtung (24) vorgesehen ist, die den Schutz des Verstärkungselements oberhalb eines festgelegten Spannungswertes dadurch sicherstellt, daß die Ausgangsstufe (5, 6) des Verstärkungselements gesperrt wird, und daß zum anderen eine Einrichtung (26, 17) vorgesehen ist, die diesen Schutz während einer durch eine Verzögerungsschaltung (21, 22) fest vorgegebenen Dauer aufhebt und in entsprechender Weise einen ausreichenden Strom in der Primärwicklung (2) einer Spannungserhöhungsspule (1) fließen läßt, derart, daß an den Elektroden zumindest einer Zündkerze am Ende der Verzögerungszeitspanne bei erneut in Tätigkeit tretender Einrichtung (24) zum Schutz des Verstärkungselements ein Zündfunke erzeugbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verstärkungselement schützende Einrichtung eine ZENER-Diode (24) ist, die durch einen die Eingangsstufe des Verstärkungselements bildenden Transistor (17) derart betrieben ist, daß bei Übersteigen des für den Betrieb des Verstärkungselements nachteiligen Spannungswertes durch die Speisespannung die betreffende ZENER-Diode (24) in den leitenden Zustand gelangt und damit den genannten

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Transistor (17) in den leitenden Zustand überführt sowie die Ausgangsstufe (5, 6) des Verstärkungselements in den nichtleitenden Zustand überführt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schutz des Verstärkungselements aufhebende Einrichtung ein Transistor (26) ist, der durch ein Zündauslösesignal gesteuert während einer durch die Zeitkonstante des Verzögerungskreises (27j 28) fest vorgegebenen ^Zeitspanne in dem leitenden Zustand und bei gleichem Potential an der Basis und am Emitter in den nichtleitenden Zustand gelangt, wobei dieser Transistor (26) in dem Fall im leitenden Zustand ist, daß die ZENER-Diode (24) im leitenden Zustand ist und wobei das Nichtleitendsein dieses Transistors (26) die Sperrung der Ausgangsstufe (5, 6) des Verstärkungselements in dem Augenblick sicherstellt, in dem die das Verstärkungselement schützende Einrichtung (17) eine erneute Ansteuerung erfährt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (14, 18) vorgesehen sind, die das Verstärkungselement vor einem zufälligen Wechsel der Polarität der Hilfsspeisequelle schützen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen (14, 18) zum einen durch eine Diode (18), die in Leitrichtung zwischen dem Pluspol (11) der Speisequelle und dem Kollektor des die Eingangsstufe des Verstärkungselements bildenden Transistors (17) liegt, und zum anderen durch eine Diode (14) gebildet sind, die in Leitrichtung zwischen dem Emitter eines in Reihe mit der Primärwicklung (2) der Spannungserhöhungsspule (1) liegenden Transistors und dem Minuspol der Speisequelle angeordnet ist.

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