DE2448675C3

DE2448675C3 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2448675C3
Application number: DE2448675A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Jundt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-10-12
Filing date: 1974-10-12
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2448675B2; JPS5191431A; GB1475947A; DE2448675A1; US4059084A; IT1043297B; ES441694A1; FR2287593A1; SE7511330L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, deren Primärwicklung mit einer im Zündzeitpunkt in den stromsperrenden Zustand umsteuerbaren Zündschaltstrecke eine an eine Stromquelle anschließbare Serienschaltung bildet, wobei die Primärwicklung im stromdurchlassenden Zustand der Zündschaltstrecke dem Einfluß einer Zusatzspannung ausgesetzt ist welche die gleiche Wirkungsrichtung wie die anliegende Spannung der Stromquelle hat und wobei ferner die Zusatzspannung mit Hilfe einer Induktionsspule erzeugt wird, die mit einer Hilfsschaltstrecke eine an die Stromquelle anschließbare Serienschaltung bildet.

Bei einer solchen Zündeinrichtung ist es möglich, auch bei relativ hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine noch einen für einen wirkungsvollen Zündfunken ausreichenden Energiebetrag in der Zündspule magnetisch zu speichern.

Es ist (nach der US-PS 36 45 246) bereits eine Zündeinrichtung der vorerwähnten Art bekanntgeworden, bei der der Stromfluß in der Induktionsspule in Abhängigkeit von der Unterbrechung des Stromflusses in der Primärwicklung eingeschaltet und in Abhängigkeit von dem Einschalten des Stromflusses in der Primärwicklung unterbrochen wird, so daß der von der Induktionsspule an die Zündspule gelieferte Energiebetrag mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner wird und gerade dann, wenn im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wegen der relativ kurzen Dauer des Stromflusses in der Primärwicklung eine wirksame Energieergänzung an der Zündspule benötigt wird, diese nicht in ausreichendem ίο Maße erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei die der bekannten Ausführung anhaftenden Unzulänglichkeiten zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Induktivität der Induktionsspule kleiner ist als diejenige der Primärwicklung und daß außerdem die Hilfsschaltstrecke in Abstimmung auf einen in der Induktionsspule vorhandenen Stromsollwert in ihren stromsperrenden Zustand umsteuerbar ist.

Dadurch, daß beim Erfindungsgegenstand die Induktivität der Induktionsspule kleiner gewählt ist als diejenige der Primärwicklung, kann die Speicherung und der Anschluß der Energie an der Induktionsspule in relativ kurzen Zeitabschnitten erfolgen, wodurch auch bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine die in der Induktionsspule gespeicherte Energie in voilem Umfang auf die Zündspule übertragen werden kann.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten und Merkmale werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die elektrische Schaltungsanordnung einer Zündeinrichtung nach der Erfindung und
F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 geänderte Schaltungsanordnung.

Die in F i g. 1 schaltungsmäßig dargestellte Zündeinrichtung, die für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bestimmt sein soll., wird aus einer Stromquelle Ie 1 gespeist, die beispielsweise die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle I geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 2 enthaltende Versorgungsleitung 3 und von dem Minuspol eine an Masse liegende Leitung 4 aus. Von der Versorgungsleitung 3 geht eine Verbindung aus, die zunächst über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 5, danach über die Primärwicklung 6 einer Zündspule 7, anschließend über eine im Zündzeitpunkt in den stromsperrenden Schaltzustand umsteuerbare Zündschaltstrecke 8 und schließlich über einen Strombegrenzungswiderstand 9 zur Masseleiitung 3 führt. Die zur Zündspule 7 gehörende Sekundärwicklung 10 ist an eine Zündkerze U angeschlossen. Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 10 auch mittels eines nicht dargestellten Zündverteilers in sich wiederholender Reihenfolge mit mehreren Zündkerzen verbunden werden.

Die Primärwicklung 6 wird im stromdurchlassenden Zustande der Zündsehaltstrecke 8 vorübergehend, das bo heißt in einem im Zündzeitpunkt bereits abgeschlossenen Zeitraum, dem Einfluß einer Zusatzspannung U' ausgesetzt, welche die gleiche Wirkungsrichtung wie die anliegende Spannung U der Stromquelle 1 hat, dieser gegenüber jedoch einen höheren Wert, vorzugsweise h^r' etwa den zehnfachen Wert, aufweist. Die Zusatzspannung U' wird zweckmäßig der Stromquelle 1 entnommen und über einen Spannungswandler 12 der Primärwicklung 6 zugeführt.

Der Spannungswandler 12 weist im bevorzugten Realisierungsfall eine aus einer Induktionsspule 13 sowie einer Hilfsschaltstrecke 14 bestehende Serienschaltung und einen in einem Nebenschjußzweig der Hilfsschaltstrecke 14 liegenden Speicherkundensator 15 auf. Dabei ist die Induktionsspule 13 an die zur Anode der Diode 5 führende Versorgungsleitung 3 und die Hilfsschaltstrecke 14 Ober einen Überwachungswiderstand 16 an die Masseleitung 4 angeschlossen, während ein an den Speicherkondensator 15 angeschlossener Parallelzweig über die Primärwicklung 6, die Zündschaltstrecke 8 und den Strombegrenzungswiderstand 9 verlauf L Außerdem ist der Speicherkondensator 15 über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 17 an die zwischen Induktionsspule 13 und Hilfsschaltstrecke 14 vorhandene Verbindung angeschlossen.

Die Zündschaltstrecke 8 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Schalttransistors 18 gebildet, wobei dessen Kollektor an der Primärwicklung 6 und dessen Emitter an dem Strombegrenzungswiderstand 9 liegt Ebenso wird die Hilfsschaltstrecke 14 durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) H ilfstransistors 19 gebildet, dessen Kollektor an der Induktionsspule 13 und dessen Emitter an dem Überwachungswiderstand 16 liegt

Die Hilfsschalterstrecke 14 ist in Abstimmung auf einen in der Induktionsspule 13 vorhandenen Stromsollwert in ihren stromsperrenden Zustand umsteuerbar. Im einfachsten Fall kann das dadurch geschehen, daß in einem Nebenschjußzweig der Basis-Emitter-Strecke des Hilfstransistors 19 ein nach Art eines Schwellwertschalter arbeitender Überwachungsschalter 20 liegt, dessen Umsteuerung in den stromdurchlassenden Zustand vom Erreichen des Stromsollwertes in der Induktionsspule 13 abhängig ist Im Beispielsfall ist der Überwachungsschalter 20 ein Thyristor 21, der an seiner Anode über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 22 mit der Basis des Hilfstransistors 19, an seiner Kathode mit der Masseleitung 4 und an seiner Steuerelektrode über einen Begrenzungswiderstand 23 mit demjenigen Anschluß des Überwachungswiderstandes 16 verbunden ist der an dem Emitter des Hilfstransistors 19 liegt.

Ein Stabilisierungsglied 24 sorgt dafür, daß der Strom in der Primärwicklung 6, nachdem er auf einen bestimmten Wert angestiegen ist, konstant gehalten wird. Im Beispielsfall ist dieses Stabilisierungsglied 24 eine Zenerdiode 25, die im Nebenschluß der aus der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 18 sowie dem Strombegrenzungswiderstand 9 bestehenden Serienschaltung liegt. Außerdem ist dieser Serienschaltung ein Widerstand 26 parallel geschaltet, um das Sperrverhalten des Transistors 18 zu verbessern.

Der Schalttransistor 18 sowie der Hilfstransistor 19 werden gemeinsam durch einen mit der Brennkraftmaschine gekuppelten Signalgeber 27 gesteuert. Im einfachsten Fall kann dieser Signalgeber 27 ein herkömmlicher Unterbrecherschalter 28 sein, der durch einen von der Brennkraftmaschine in Rotation versetzbaren Nocken 29 geöffnet und geschlossen wird, wobei das öffnen zur Umsteuerung der Zündschaltstrecke 8 in den stromsperrenden Zustand Verwendung findet. Dagegen ist die Umsteuerung der Zündschaltstrecke 8 in den stromdurchlassenden Zustand und die Umsteuerung der Hilfsschaltstrecke 14 in den stromdurchlassenden Zustand vom Schließen des Unterbrecherschalters 28 abhängig. Diese Steuerung ist schaltungsmäßig dadurch realisiert daß der Uaterbrecherschalter 28 mit einem Anschluß an der Masseleitung 4 und mit dem anderen Anschluß über eine aus zwei Teilwiderständen 30, 31 bestehende Reihenschaltung 32 an der Versorgungsleitung 3 liegt Die gemeinsame Verbindung 33 der beiden Teilwiderstände 30, 31 ist an die Basis eines (pnp-) Steuertransistors 34 angeschlossen, dessen Emitter mit der Versorgungsleitung 3 und dessen Kollektor sowohl über einen Bemessungswiderstand 35

ίο mit der Basis des Schalttransistors 18 als auch über einen Bemessungswiderstand 36 mit dem Anodenanschluß der Diode 22 sowie des Thyristors 21 in Verbindung steht

Die Induktionsspule 13, deren Eisenkern zweckmäßig

von dem der Zündspule 7 getrennt angeordnet ist hat eio-3 kleinere Induktivität als die Primärwicklung 6. Gute Ergebnisse haben sich gezeigt wenn die Induktivität der Induktionsspule 13 etwa dreißigmal kleiner ist als die Induktivität der Primärwicklung 6.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit
Es soll nun soeben ein Zündvorgang erfolgt sein und der Unterbrecherschalter 28 wieder geschlossen werden. Somit wird ein über die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 34 fließender Steuerstrom eingeschaltet, der die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 34 in den stromdurchlassenden Zustand steuert.

Abhängig davon setzt ein Steuerstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Hilfstransistors 19 ein, so daß die Hilfsschaltstrecke 14 ebenfalls in den stromdurchlassenden Zustand gelangt und ein Strom über die Induktionsspule 13 zu fließen beginnt Gleichzeitig wird

J5 durch die leitend gesteuerte Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 34 über die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 18 Steuerstrom geführt so daß auch die Zündschaltstrecke 8 leitend wird und von der Stromquelle 1 Strom über die Primärwicklung 6 zu fließen beginnt.

Sobald nun der in der (etwa 0,05 Ohm und 0,8 Milihenry aufweisenden) Induktionsspule 13 fließende Strom den in den wenigstens annähernd linearen Anstieg liegenden Stromsollwert (beispielsweise 11

4^r> Ampere) erreicht hat, fällt an dem Überwachungswiderstand 16 eine so hohe Spannung ab, daß die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 21 in den leitdenden Zustand gelangt. Dadurch wird im Zusammenwirken mit der Diode 22 die Vorspannung an der

to Basis des Hilfstransistors 19 entzogen und die Hilfsschaltstrecke 14 in den stromsperrenden Zustand gesteuert. Die in der Induktionsspule 13 gespeicherte Energie (etwa 50 Milliwattsekunden) wird daraufhin in den Speicherkondensator 15 (von etwa 6,8 Mikrofarad)

« umgeladen, wobei ein Energierückfluß durch die Diode 17 vermieden ist. Die Ladespannung des Speicherkondensators 15 (etwa 120 Volt) kommt als Zusatzspannung U' vorübergehend an der Primärwicklung 6 (mit etwa 2,0 Ohm und 24 Mikrohenry) zur Wirkung, wodurch

w) dort der Stromanstieg auf den stabilisierten Grenzwert (etwa 2,1 Ampere) stark beschleunigt wird und die für die Erzeugung des Zündfunkens notwendige Energie (etwa 50 Milliwattsekunden) schneller bereit steht, als dai ohne die Zusatzspannung LJ' der Fall ist. Während

h> die Spannung LJ' wirkt, verhindert die Diode 5 einen Stromfluß von der Stromquelle 1 zur Primärwicklung 6. Wird dann im Zündzeitpunkt der Unterbrecherschalter 28 geöffnet und somit der über die Basis-Emitter-

Strecke des Steuertransistors 34 geführte Steuerstrom unterbrochen, so gelangt dessen Emitter-Kollektor-Strecke und wegen der davon abhängigen Unterbrechung des für den Schalttransistor 18 bestimmten Steuerstromes auch die Zündschaltstrecke 8 in den stromsperrenden Zustand. Die dadurch .erfolgende Unterbrechung des über die Primärwicklung 6 geführten Stromes hat in der Sekundärwicklung 10 einen Hochspannungsstoß zur Folge, welcher an der Zündkerze 11 den elektrischen Überschlag (Zündfunke) hervorruft.

Wird daraufhin der Unterbrecherschalter 28 wieder geschlossen, so beginnt der soeben beschriebene Funktionsablauf erneut.

Die Zündeinrichtung nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die Umsteuerung der Hilfsschaltstrecke 14 in den stromdurchlassenden Zustand vom Öffnen des Unterbrecherschallers 28 abhängig ist. In diesem Fall ist der Widerstand 36 nicht an den Kollektor des Steuertransistors 34, sondern an die Versorgungsleitung 3 angeschlossen, während sein mit der Diode 22 und dem Thyristor 21 verbundene! Anschluß noch zusätzlich an der Anode einer Blockier diode 37 liegt, deren Kathode an der zwischen Unterbrecher 28 und Spannungsteiler 32 vorhandener Verbindung 33 angeschlossen ist.

Im Vergleich zur Zündeinrichtung nach Fig. 1 ist es bei der Ausführung nach F i g. 2 vorteilhaft, daß mehr Zeit für die Speicherung der zur Erzeugung der Zusatzspannung dienenden Energie zur Verfügung steht, wodurch eine höhere Induktivität der Induktionsspule 13 und ein niedriger Stromsollwert gewähll werden kann. Demzufolge kann der die Hilfsschaltstrekke 14 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke bildende Hilfstransistor 19 für eine geringere Belastung ausgelegt

t5 werden. Da hier außerdem die Zusatzspannung U'den Stromanstieg in der Primärwicklung 6 bereits dann beschleunigt, wenn die Zündschaltstrecke 7 in den leitenden Zustand gelangt, ergibt sich die Möglichkeit die Zeit des Stromflusses in der Primärwicklung 6 (Schließwinkel) bzw. ebenfalls die die Zusatzspannung L/'erzeugende Energie kleiner zu wählen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, deren Primärwicklung mit einer im Zündzeitpunkt in den stromsperrenden Zustand umsteuerbaren Zündschaltstrecke eine an eine Stromquelle anschließbare Serienschaltung bildet, wobei die Primärwicklung im stromdurchlassenden Zustand der Zündschaltstrecke dem Einfluß einer Zusatzspannung ausgesetzt ist, weiche die gleiche Wirkungsrichtung wie die anliegende Spannung der Stromquelle hat, und wobei ferner die Zusatzspannung mit Hilfe einer Induktionsspule erzeugt wird, die mit einer Hilfsschaltstrecke eine an die Stromquelle anschließbare Serienschaltung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Induktionsspule (13) kleiner gewählt ist als diejenige der Primärwicklung (6) und daß außerdem die Hilfsschaltstrecke (14) in Abstimmung auf einen in der Induktionsspule (13) vorhandenen Stromsollwert in ihren stromsperrenden Zustand umsteuerbar ist

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Stromanstieg in der Primärwicklung (6) durch ein Stabilisierungsglied (24) begrenzt ist

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in einem Nebenschlußzweig der Basis-Emitter-Strecke eines an seiner Emitter-Kollektor-Strecke die Hilfsschaltstrecke (14) bildenden Hilfstransistors (19) ein nach Art eines Schwellwertschalters arbeitender Überwachungsschalter (20) liegt, dessen Umsteuerung in den stromdurchlassenden Zustand vom Erreichen des Stromsollwertes in der Induktionsspule (13) abhängig ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe der Induktionsspule (13) erzeugte Zusatzspannung (U') etwa den zehnfachen Wert der von der Stromquelle (1) zur Verfügung gestellten Spannung (U)YaX.