DE2448915A1 - IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION MACHINERY - Google Patents
IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION MACHINERYInfo
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Description
9.1O.1971* Ws/Hm9.1O.197 1 * Ws / Hm
Anlage zur
PatentanmeldungAttachment to
Patent application
Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, in deren Sekundärstromkreis mindestens eine Zündkerze angeordnet ist und in deren Primärstromkreis eine Gleichstromquelle sowie ein kontaktlos steuerbares Schaltelement liegt, dessen Steuerstrecke über einen Widerstand mit der Gleichstromquelle verbunden ist und die von einer Schaltstrecke eines elektronischen Steuerschalters überbrückbar ist, welcher im Zündzeitpunkt von einem Impulsgeber umschaltbar ist.The invention relates to an ignition system for internal combustion engines with an ignition coil in the secondary circuit at least a spark plug is arranged and in its primary circuit a direct current source and a contactless controllable one Switching element lies, the control path of which is connected to the direct current source via a resistor and that of a switching path of an electronic control switch can be bridged, which at the ignition point of a pulse generator is switchable.
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Bei batteriegespeisten Zündanlagen mit einer Zündspule, in welcher die Zündenergie gespeichert und im Zündzeitpunkt an die Zündkerze abgegeben wird, fließt bei stillstehender Brennkraftmaschine und bei geschlossenem Primärstromkreis ein sogenannter Ruhestrom von mehreren Ampere im Pirmärstromkreis der Zündspule, solange die Zündung nicht abgeschaltet ist. Ein solcher Ruhestrom ist unerwünscht, da er die Zündspule und die Akkumulatorbatterie im Laufe der Zeit unnötig belastet.In battery-powered ignition systems with an ignition coil in which the ignition energy is stored and at the point of ignition is delivered to the spark plug flows when the internal combustion engine is at a standstill and the primary circuit is closed a so-called quiescent current of several amps in the primary circuit of the ignition coil, as long as the Ignition is not switched off. Such a quiescent current is undesirable because it affects the ignition coil and the accumulator battery unnecessarily burdened over time.
Es ist bekannt, aus diesem Grund eine selbsttätige Abschaltung des Ruhestromes im Primärstromkreis vorzusehen, indem das elektronische Schaltelement, vorzugsweise ein Transistor-Bauelement, durch ein Überwachungsorgan nach dem Stillsetzen der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Das überwachungsorgan enthält ein RC-Glied, welches an der Gleichstromquelle angeschlossen ist und dessen Kondensator einerseits von einer Unterbrechereinrichtung zum Zündzeitpunkt mit einem Entladestromkreis gekoppelt wird und andererseits über einen Schwellwertschalter mit der Steuerstrecke des elektronischen Schaltelementes im Primärstromkreis gekoppelt ist. Bei stillstehender Brennkraftmaschine lädt sich der Kondensator des RC-Gliedes soweit auf, daß der Schwellwertschalter anspricht und den elektronischen Schalter im Primärstromkreis abschaltet. Bei dieser Lösung ist es erforderlich, das Überwachungsorgan an eine stabilisierte Gleichspannung anzuschließen, da sonst Schwankungen der Batteriespannung dazu führen können, daß unter Umständen der Schwellwertschalter bei unvollständig aufgeladener Akkumulatorbatterie bereits im Leerlauf der Brennkraftmaschine anspricht. Es sind daher zur Stabilisierung der Spannung zusätzliche Maßnahmen erforderlich.For this reason, it is known to automatically switch off the quiescent current in the primary circuit, in that the electronic switching element, preferably a transistor component, is switched off by a monitoring element after the internal combustion engine has been shut down will. The supervisory body contains an RC element, which is connected to the direct current source and its capacitor on the one hand from an interrupter device is coupled to a discharge circuit at the time of ignition and, on the other hand, via a threshold switch is coupled to the control path of the electronic switching element in the primary circuit. When standing still Internal combustion engine charges the capacitor of the RC element so far that the threshold switch responds and switches off the electronic switch in the primary circuit. This solution requires Connect the monitoring device to a stabilized DC voltage, otherwise fluctuations in the battery voltage can lead to the threshold switch under certain circumstances when the accumulator battery is incompletely charged already responds when the engine is idling. There are therefore to stabilize the tension additional measures required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ruhestromabschaltung des Primärstromkreises auf möglichst einfacheThe invention is based on the object of a quiescent current shutdown of the primary circuit as simple as possible
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Weise bei einer batteriegespeisten Zündanlage zu erzielen, welche von Schwankungen der Batteriespannung ohne besondere Maßnahmen unabhängig ist.Way to achieve with a battery-powered ignition system, which from fluctuations in the battery voltage without special Measures is independent.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Ruhestromabschaltung der Zündanlage die Steuerelektrode des Steuerschalters über einen Spannungsteiler an die Gleichstromquelle angeschlossen ist, in dessen einem Zweig die Schaltstrecke eines elektronischen Zeitschalters liegt, an dessen Steuerstrecke die Spannung eines am Impulsgeber angeschlossenen RC-Gliedes liegt.This is achieved according to the invention in that for Quiescent current shutdown of the ignition system the control electrode of the control switch via a voltage divider to the Direct current source is connected, in one branch of which the switching path of an electronic time switch whose control path carries the voltage of an RC element connected to the pulse generator.
Einzelheiten der Erfindung sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figur zeigt das Schaltbild einer batteriegespeisten Spulenzündanlage mit einem Überwachungsorgan zux* Ruhestromabschaltung bei stillstehender Brennkraftmaschine.Details of the invention are explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing. the Figure shows the circuit diagram of a battery-powered coil ignition system with a monitoring device zux * closed-circuit shutdown when the internal combustion engine is at a standstill.
Die gezeigte Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine ist über einen Zündschalter 10 an eine Gleichstromquelle 11 angeschlossen, über eine Leitung 12 ist der Zündschalter 10 mit der Primärwicklung 13a einer Zündspule 13 sowie mit einem Zündtransistor 14 in Reihe geschaltet. Der Zündtransistor 14 ist ein kontaktlos steuerbares Schaltelement, welches als Darlington-Transistor aufgebaut ist. Die Schaltstrecke des Zündtransistors 14 ist zum Schutz gegen überspannung von einem aus zwei hochohmigen Widerständen 1$ und Ib gebildeten Spannungsteiler überbrückt, der über eine Z-Diode 17 mit der Basis des Zündtransistors 14 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 13b der Zündspule 13 ist über ein Zündkabel 18 mit einer Zündkerze 19 verbunden. .Der Minuspol der Gleichstromquelle 11 liegt ebenso wie der Emitteranschluß des NPN-leitenden Zündtransistors 14 und wie der zweite Anschluß der Sekundärwicklung 13b und der der Zündkerze 19 auf Masse.The ignition system shown for a single-cylinder internal combustion engine is connected to a direct current source 11 via an ignition switch 10, and the ignition switch 10 is connected in series with the primary winding 13a of an ignition coil 13 and with an ignition transistor 14 via a line 12. The ignition transistor 14 is a contactless controllable switching element which is constructed as a Darlington transistor. The switching path of the ignition transistor 14 is bridged to protect against overvoltage by a voltage divider formed from two high-resistance resistors 1 $ and Ib, which is connected to the base of the ignition transistor 14 via a Zener diode 17. The secondary winding 13b of the ignition coil 13 is connected to a spark plug 19 via an ignition cable 18. The negative pole of the direct current source 11, like the emitter connection of the NPN-conducting ignition transistor 14 and like the second connection of the secondary winding 13b and that of the spark plug 19, is connected to ground.
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Die Basis des Zündtransistors 14 ist mit dem Kathodenanschluß einer Diode 20 verbunden, welche mit einen Widerstand 21 in Reihe geschaltet und an die Leitung 12 des Primärstromkreises angeschlossen ist. Auf diese Weise ist die Steuerstrecke des Zündtransistors 14 mit der Gleichstromquelle 11 verbunden. Der Anodenanschluß der Diode 20 ist mit dem Kollektoranschluß eines NPN-leitenden Transistors 22 verbunden, dessen Emitteranschluß ebenfalls auf Masse liegt. Mit dieser Schaltstrecke des als elektronischen Steuerschalters verwendeten Transistors 22 ist die Steuerstrecke des Zündtransistors Ik überbrückbar. Ein induktiver Impulsgeber 23 mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Kraftlinienleitstück 23a ist über zwei in Reihe geschaltete Dioden 24 und 25 mit der Basis des Steuertransistors 22 verbunden. Außerdem ist die Basis des Steuertransistors 22 über einen Widerstand 34 mit dem Spannungsteiler der Widerstände 15> 16 gekoppelt.The base of the ignition transistor 14 is connected to the cathode connection of a diode 20, which is connected in series with a resistor 21 and is connected to the line 12 of the primary circuit. In this way, the control path of the ignition transistor 14 is connected to the direct current source 11. The anode connection of the diode 20 is connected to the collector connection of an NPN-conducting transistor 22, the emitter connection of which is also connected to ground. With this switching path of the transistor 22 used as an electronic control switch, the control path of the ignition transistor Ik can be bridged. An inductive pulse generator 23 with a rotating force line guide piece 23a driven by the internal combustion engine is connected to the base of the control transistor 22 via two series-connected diodes 24 and 25. In addition, the base of the control transistor 22 is coupled to the voltage divider of the resistors 15> 16 via a resistor 34.
Im Steuerstromkreis des Steuertransistors 22 ist ein Überwachungsorgan 26 zur Ruhestromabschaltung bei stillstehender Brennkraftmaschine angeordnet. Es ist in einem Zweig eines aus zwei Widerständen 27 und 2b gebildeten Spannungsteilers eingefügt, der an die Gleichstromquelle 11 angeschlossen ist und dessen Abgriff 33 über die Diode mit der Basis des Steuertransistors 22 verbunden ist.. Das überwachungsorgan 26 wird im wesentlichen aus·einem als elektronischen Zeitschalter verwendeten Transistor 29 gebildet, dessen Schaltstrecke mit dem Widerstand 28. in Reihe geschaltet ist. Der Emitteranschluß des NPN-leitenden Transistors 29 liegt ebenfalls auf Masse, so daß der aus dem Widerstand 28 gebildete Zweig des Spannungsteilers, indem die Schaltstrecke des Transistors 29 liegt, zur Steuerstrecke des Steuertransistors 22 parallelgeschaltet ist. An der Steuerstrecke des Transistors 29 ist ein aus einem Widerstand 30 und einem Kondensator 31 gebildetes RC-Qlied angeschlossen, welches über eine Diode 32 mit dem Impulsgeber 23 verbunden ist. Der Kondensator 31 dieses RC-Gliedes liegt unmittelbar über die Diode 32 am Impulsgeber 23. Der Widerstand 30 ist zwischen der Basis des Transistors 29. und der Diode 32 angeordnet, so daß er mitIn the control circuit of the control transistor 22 there is a monitoring element 26 for switching off the quiescent current when the system is idle Internal combustion engine arranged. It is in a branch one formed from two resistors 27 and 2b Voltage divider inserted, which is connected to the direct current source 11 and its tap 33 via the diode is connected to the base of the control transistor 22 .. The monitoring element 26 is essentially composed of a transistor 29 used as an electronic time switch, the switching path of which with the resistor 28. in Is connected in series. The emitter connection of the NPN conductive The transistor 29 is also connected to ground, so that the branch of the voltage divider formed from the resistor 28, in that the switching path of the transistor 29 is connected to the control path of the control transistor 22 in parallel is. At the control path of the transistor 29 is a resistor 30 and a capacitor 31 formed RC-Qlied connected, which via a diode 32 with the pulse generator 23 is connected. The capacitor 31 this The RC element is connected directly to the pulse generator via diode 32 23. The resistor 30 is arranged between the base of the transistor 29 and the diode 32, so that it is with
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der Steuerstrecke des Transistors 29 in Reihe liegt.the control path of the transistor 29 is in series.
Die Wirkungsweise dieser Zündanlage wird im folgenden näher erläutert. Bei eingeschaltetem Zündschalter 10 liegt die Plusspannung der Gleichstromquelle 11 an der Leitung 12 an. Da der Kondensator 31 nicht aufgeladen ist, ist die Schaltstrecke des Transistors 29 gesperrt, so daß über den Widerstand 28 des Spannungsteilers kein Strom fließt. Polglich gelangt die Batteriespannung auf der Leitung 12 über den Widerstand 27 und über die Diode 25 zur Basis des Steuertransistors 22 und schaltet diesen in den stomleitenden Zustand. Dadurch wird die Steuerstrecke des Zündtransistors 14 überbrückt, so daß dieser gesperrt bleibt.The mode of operation of this ignition system is explained in more detail below. With the ignition switch on 10 the positive voltage of the direct current source 11 is present on the line 12. Because the capacitor 31 is not charged is, the switching path of the transistor 29 is blocked, so that via the resistor 28 of the voltage divider no Electricity flows. The battery voltage is polarized the line 12 via the resistor 27 and via the diode 25 to the base of the control transistor 22 and switches it in the conductive state. This will make the tax route of the ignition transistor 14 bridged so that it remains blocked.
Wird die Brennkraftmaschine nun gestartet, so gelangen die im Impulsgeber 23 erzeugten Spannungsimpulse über die Diode 32 auf den Kondensator 31 und laden diesen auf. Die Kondensatorspannung gelangt über den Widerstand 30 zur Basis des Transistors 29 und schaltet diesen in den stromleitenden Zustand um. Es fließt nun ein Strom über die Widerstände 27 und 28 des Spannungsteilers. Da der Widerstand 27 gegenüber dem Widerstand 28 wesentlich hochohmiger ist, fällt die Spannung am Abgriff 33 des Spannungsteilers soweit ab, daß der Steuertransistor 22 nicht langer im stromleitenden Zustand verbleiben kann. Die Schaltstrecke des Steuertransistors wird gesperrt und nunmehr kann die Spannung auf der Leitung 12 über den Widerstand 21 und über die Diode 20 auf die Basis des Zündtransistors lh gelangen und dessen Schaltstrecke in den stromleitenden Zustand umschalten. Es fließt nun über den Zündschalter 10, die Primärwicklung 13a und den Zündtransistor Ik ein Primärstrom, welcher in der Zündspule 13 ein starkes Magnetfeld aufbaut.If the internal combustion engine is now started, the voltage pulses generated in the pulse generator 23 reach the capacitor 31 via the diode 32 and charge it. The capacitor voltage reaches the base of the transistor 29 via the resistor 30 and switches it to the current-conducting state. A current now flows through resistors 27 and 28 of the voltage divider. Since the resistor 27 has a significantly higher resistance than the resistor 28, the voltage at the tap 33 of the voltage divider drops so far that the control transistor 22 can no longer remain in the current-conducting state. The switching path of the control transistor is blocked and now the voltage on line 12 can reach the base of ignition transistor 1h via resistor 21 and diode 20 and switch its switching path to the current-conducting state. A primary current now flows via the ignition switch 10, the primary winding 13a and the ignition transistor Ik , which builds up a strong magnetic field in the ignition coil 13.
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Die Ladung des Kondensators 31 fließt nach dem Abklingen des Spannungsimpulses vom Impulsgeber 23 über den Widerstand 30 und die Steuerstrecke des Transistors 29 ab und hält dabei den Transistor 29 im stromleitenden Zustand. Der Kondensator 31 wird nun mit dem nachfolgenden Spannungsimpuls des Impulsgebers 23 über die Diode 32 nachgeladen so daß die Schaltstrecke des Transistors 29 weiterhin stromleitend bleibt. Dieser Spannungsimpuls des Impulsgebers 23 gelangt außerdem über die Dioden 24 und 25 zur Basis des Steuertransistors 22 und schaltet dessen Schaltstrecke kurzzeitig in den stromleitenden Zustand. Dadurch wird die Steuerstrecke des Zündtransistors 14 überbrückt, so daß der Zündtransistor 14 den Primärstrom unterbricht. Die starke Änderung des Primärstromes hat in der Zündspule eine starke Flußänderung zur Folge, wodurch in der Sekundärwicklung 13b ein Hochspannungsimpuls induziert wird, der über das Zündkabel 18 zu den Elektroden der Zündkerze 19 gelangt und dort einen Zündfunken auslöst. Die Brennkraftmaschine läuft nun selbsttätig itfeiter. Da der Impulsgeber 23 über die Diode 32 am Kondensator 31 des RC-Gliedes und über die Diode 24 am Abgriff 33 des Spannungsteilers sowie über die Diode an der Basis des Steuertransistors 22 angeschlossen ist, werden die jeweils zum Zündzeitpunkt erzeugten Spannungsimpulse des Impulsgebers 23 sowohl zur Nachladung des Kondensators 31 als zur Umschaltung des Steuertransistors 22 verwendet. Der Zündtransistor 14, der über den Widerstand und der Diode 20 während des Betriebes der Brennkraftmaschine in den stromleitenden Zustand gesteuert wird, gelangt zum Zündzeitpunkt kurzzeitig in den Sperrzustand, da seine Steuerstrecke dann durch den vom Impulsgeber 23 in den stromleitenden Zustand geschalteten Steuertransistor 22 überbrückt ist. Während des Zündvorganges muß der Zündtransistor 14 gesperrt und der Steuertransistor 22 demzufolge leitend bleiben. Dies wird durch die Spannung erreicht, die während des Zündvorganges am Widerstand 16 des Spannungsteilers abfällt und die über den Widerstand 34 zur Basis des Steuertransistors 22 gelangt.After the voltage pulse has decayed, the charge on the capacitor 31 flows from the pulse generator 23 via the resistor 30 and the control path of the transistor 29 and keeps the transistor 29 in the current-conducting state. The capacitor 31 is now recharged with the subsequent voltage pulse from the pulse generator 23 via the diode 32 so that the switching path of the transistor 29 continues remains conductive. This voltage pulse of the pulse generator 23 also reaches the diodes 24 and 25 to the base of the control transistor 22 and switches its Switching path briefly in the conductive state. As a result, the control path of the ignition transistor 14 bridged, so that the ignition transistor 14, the primary current interrupts. The strong change in the primary current results in a strong change in the flux in the ignition coil, whereby a high voltage pulse is induced in the secondary winding 13b, which via the ignition cable 18 to the Electrodes of the spark plug 19 arrives and triggers an ignition spark there. The internal combustion engine now runs automatically itfurther. Since the pulse generator 23 via the diode 32 on Capacitor 31 of the RC element and via the diode 24 at the tap 33 of the voltage divider and via the diode is connected to the base of the control transistor 22, the voltage pulses generated at the time of ignition of the pulse generator 23 is used both for recharging the capacitor 31 and for switching over the control transistor 22. The ignition transistor 14, via the resistor and the diode 20 during operation of the internal combustion engine is controlled in the current-conducting state, reaches the ignition point briefly in the blocking state, since its Control path then through the control transistor 22 switched to the conductive state by the pulse generator 23 is bridged. During the ignition process, the ignition transistor 14 must be blocked and the control transistor 22 accordingly stay in leadership. This is achieved by the voltage generated during the ignition process across resistor 16 of the voltage divider drops and the via the resistor 34 to the base of the control transistor 22 arrives.
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Beim Betrieb der Brennkraftmaschine entlädt sich der Kondensator 31 des RC-Gliedes zwischen den einzelnen Spannungsimpulsen des Impulsgebers 23 über den Widerstand 30 und die Steuerstrecke des Transistors 29 nur geringfügig. Wird die Brennkraftmaschine nun stillgesetzt, gelangen keine weiteren Spannungsimpulse des Impulsgebers 23 auf den Kondensator 31. Dieser entlädt sich nun innerhalb eniger Sekunden über den Widerstand 30 und die Steuerstrecke des Transistors 29 soweit, daß die Spannung an der Steuerstrecke des Transistors 29 nicht ausreicht, um diesen in den stromleitenden Zustand zu halten. Der Transistor 29 gelangt daher in den Sperrzustand. Die Spannung am Abgriff 33 des nunmehr stromlosen Spannungsteilers wird folglich annähernd auf das Potential der Leitung 12 angehoben. Diese gelangt über die Diode 25 zur Basis des Steuertransistors 22, welcher nunmehr in den stromleitenden Zustand gesteuert wird. Damit wird die Steuerstrecke des Zündtransistors IM erneut überbrückt und auf diese Weise gelangt der Zündtransistor 14 in den Sperrzustand, so daß der Primärstrom abgeschaltet wird. Der über den Steuertransistor 22 fließende Steuerstrom ist mit ca. 2OmA bedeutungslos.During operation of the internal combustion engine, the capacitor 31 of the RC element discharges between the individual Voltage pulses from the pulse generator 23 via the resistor 30 and the control path of the transistor 29 are only slight. If the internal combustion engine is now shut down, no further voltage pulses from the pulse generator 23 arrive to the capacitor 31. This discharges within a few seconds via the resistor 30 and the control path of the transistor 29 so far that the voltage at the control path of the transistor 29 is not sufficient to this to keep it in the conductive state. The transistor 29 therefore enters the blocking state. The tension at the tap 33 of the now currentless voltage divider is consequently raised approximately to the potential of the line 12. These reaches the base of the control transistor via the diode 25 22, which is now controlled in the current-conducting state. The control path of the ignition transistor IM bridged again and in this way the ignition transistor 14 goes into the blocking state, so that the primary current is switched off. The control current flowing through the control transistor 22 is meaningless with approx. 20 mA.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da der als Zeitschalter verwendete Transistor 29 durch andere Schaltelemente ersetzt werden kann. Verwendet man beispielsweise hierfür einen verlustlos steuerbaren Feldeffekttransistor, so werden Kondensator 31 und Widerstand 30 des RC-Gliedes zweckmäßigerweise zueinander und zur Steuerstrecke des Zeitschalters parallel beschaltet. Ein wesentlich schwächerer Impulsgeber 23 läßt sich dann verwenden, wenn die negativen Halbwellen nicht wie beim Ausführungsbeispiel durch die Dioden 2k und 32 gesperrt werden sondern wenn sie über eine übliche Gleichrichterschaltung zur Aufladung des RC-Gliedes verwendet werden, während die positiven Spannungsimpulse gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Auslösung der Zündung dienen.The invention is not limited to the illustrated embodiment, since the transistor 29 used as a time switch can be replaced by other switching elements. If, for example, a lossless controllable field effect transistor is used for this, then capacitor 31 and resistor 30 of the RC element are expediently connected in parallel to one another and to the control path of the time switch. A much weaker pulse generator 23 can be used if the negative half-waves are not blocked by the diodes 2k and 32 as in the embodiment, but if they are used via a conventional rectifier circuit to charge the RC element, while the positive voltage pulses according to the embodiment for Serve to trigger the ignition.
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Legal Events
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| 8131 | Rejection |