DE2452023C2

DE2452023C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2452023C2
Application number: DE19742452023
Authority: DE
Inventors: Bernd 7022 Leinfelden Bodig; Erich Ing.(grad.) 7142 Marbach Jesse; Herman 7141 Schwieberdingen Roozenbeek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-11-02
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE2452023A1

Description

45

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Da solche Zündanlagen meist für zum Antrieb von Kraftfahrzeugen dienende Brennkraftmaschinen bestimmt sind und in dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges beispielsweise bei der Unterbrechung eines induktivitätsbehafteten Stromkreises relativ hohe Störspannungsimpulse auftreten, ergibt sich die Gefahr, daß in der Zündanlage vorgesehene Halbleiterbauelemente durch diese Störspannungsimpulse überbeansprucht und schließlich zerstört werden. Dies gilt bei der Zündanlage bei der eingangs erwähnten Art für den Steuertransistor und den Vortransistor.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in einer Zündanlage der eingangs erwähnten Art den Steuertransistor und den Vortransistor, die durch die Störspannungsimpulse gefährdet sind, gegen eine dadurch mögliche Zerstörung zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anwendung der Maßnahmen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst.

Es ist zwar (beispielsweise nach der DE-OS 23 62 471 und der DE-OS 23 57 482) bereits bekannt, bei einer in Richtung des Erfindungsgegenstandes liegenden Zündanlage einen Transistor durch eine Zenerdiode gegen Überspannungen zu schützen, wobei hier jedoch die Zenerdiode nicht unmittelbar im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors liegt und demzufolge für relativ hohe Spannungen auszulegen ist und wobei ferner der Schutz nicht auf den Steuertransistor und gleichzeitig einen weiteren Transist τ gerichtet ist, dessen Basis-Emitter-Strecke mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors eine Serienschaltung bildet.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.

Die dargestellte Zündanlage, die für die nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein soll, wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, die im Beispielsfall die Batterie des Kraftfahrzeuges ist. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 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 die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über eine Zündungsschaltstrecke 7 zur Masseleitung 4 führt. Die Zündungsschaltstrecke 7, die zum Schutz gegen Überbeanspruchung die Parallelschaltung eines Kondensators 8 und einer von der Stromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 9 in ihrem Nebenschluß aufweist, wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn)-Transistors 10 gebildet. Der Transistor 10 bildet mit einem weiteren (npn)-Transistor 11 eine Darlington-Schaltung, indem diese beiden Transistoren 10, 11 mit ihrem Kollektor gemeinsam an der Primärwicklung 5 liegen, an ihrer Basis-Emitter-Strecke je einen von zwei in Serie liegenden Widerständen 12,13 im Nebenschluß aufweisen und der Emitter des weiteren Transistors il mit der Basis des Transistors 10 verbunden ist.

Von dem zwischen Primärwicklung 5 und Zündungsschaltstrecke 7 liegenden Leitungsabschnitt führt eine Verbindung zunächst über die Sekundärwicklung 14 der Zündspule 6 und danach über eine Zündkerze 15 zur Masseleitung 4. Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 14 mittels eines nicht dargestellten Zündverteilers auch in einer vorbestimmten Reihenfolge an mehrere Zündkerzen anschließbar sein.

Von der Versorgungsleitung 3 führt eine weitere Verbindung zunächst über einen Widerstand 16 und danach über die Parallelschaltung eines Kondensators 17 und einer von der Stromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 18 zur Masseleitung 4. Zwischen Widerstand 16 einerseits und Kondensator 17 sowie Zenerdiode 18 andererseits ist somit ein Schaltungspunkt 19 vorhanden, der während des Betriebes ein stabilisiertes Potential aufweist. Von dem Schaltungspunkt 19 geht eine Verbindung aus, die zunächst über einen Widerstand 20, danach über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 21 schließlich über eine Geberwicklung 22 zur Masseleitung 4 führt.

Die Geberwicklung 22 ist Bestandteil eines mit gestricheltem Linienzug angedeuteten Signalgebers 23, der mit einem nicht dargestellten, während des Betriebes rotierenden Teil der Brennkraftmaschine

gekuppelt ist und nach A;s eines Wechseirtromgeneralors arbeitet. Es werden somit von dem Signalgeber 23 während des Betriebes wenigstens annähernd sinusförmige Wechselspannungssignale zur Verfugung gestellt, von denen die negative Halbwelle in Richtung des Pfeiles Ui und die positive Halbwelle in Richtung des Pfeiles L/2 wirken soll.

Ein 7wischen Widerstand 20 und Diode 21 liegender Schaltungspunkt 24 ist an die Anode einer Diode 25 angeschlossen, deren Kathode mit dem Eingang 26 eines nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitenden Schweliwe:i-.ohs!'f::s 27 und außerdem über die Parallelschaltung eines Bemessungswiderstandes 28 und eines zur Ableitung von Störimpulsen dienenden Kondensators 29 mit der Masreleitung 4 in Verbindung steht.

Der Schwellwertschalter 27 weist einen (npn)-Eingangstransistor 30 und einen (npn)-Ausgangstransistor 31 auf. Diese beiden Transistoren 30,31 sind mit ihrem Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 32 an die Masseleitung 4 und mit ihrem Kollektor je über einen von zwei Widerständen 33, 34 an den Schaltungspunkt 19 angeschlossen. Außerdem steht die Basis des Ausgangstransistors 31 über einen Widerstand 35 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 30 und über einen weiteren Widerstand 36 mit der Masseleitung 4 in Verbindung.

Der Ausgang 37 des Schwellwertschalters 27 ist an die Kathode einer Blockierdiode 38 angeschlossen, deren Anode über ein durch wenigstens einen Kondensator 39 gebildetes Speicherglied 40 mit der Basis eines (npn)-Steuertransistors 41 Verbindung hat. Der mit seinem Emitter an der Masseleitung 4 liegende Steuertransistor 41 ist mit seinem Kollektor über die Scrienschaltung zweier Widerstände 42, 43 an die Versorgungsleitung 3 angeschlossen. An der gemeinsamen Verbindung 44 dieser beiden Widerstände 42, 43 liegt die Basis eines (pnp)-Vortransistors 45, der mit seinem Emitter an die Versorgungsleitung 3 angeschlossen ist und zum Schutz gegen Störimpulse einen Kondensator 46 im Nebenschluß seiner Basis-Emitter-Strecke aufweist. Der Kollektor des Vortransistors 45 ist über einen Widerstand 47 mit der Basis des weiteren Transistors 11 verbunden.

Der das Speicherglied 40 bildende Kondensator 39 ist an seinem dem Steuertransistor 41 zugewandten Belag über einen Entladewiderstand 48 mit dem Schaltungspunkt 19 verbunden, während der dem Schwellwertschalter 27 zugewandte Belag dieses Kondensators 39 über einen Ladewiderstand 49 mit dem Schaltungspunkt J9 Verbindung hat.

Ein im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des Vortransistors 41 liegender Kondensator 50 soll ebenfalls eine Steuerbeeinflussung durch Störimpulse vermeiden, während ein zwischen der Basis des weiteren Transistors 11 und der Masseleitung 4 liegender Widerstand 51 zur Bemessung der Steuerspannung für die Transistoren 10,11 dient.

Der aus der Stromquelle 1 sowie dem Betriebsschalter 2 bestehenden Serienschaltung ist ein Pufffrkondensator 52 parallelgeschaltet. Schließlich ist zum Schutz gegen Störspannungsimpulse noch der Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 41 eine von der Stromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchte Zenerdiode 53 parallelgeschaltet und in die Versorgungsleitung 3 zwischen dem Betriebsschalter 2 und dem Anschlußpunki des Pufferkoncicnsators 52 eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Schutzdiode. Ή41 ingefüjjt.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise:

sobald der Betriebsschalter 2 gesü',bsi>en vira. tut riie AiiMjii fuiiktionsbereit. Wird gerade am Signalgeber 23 eine in Richtung des Pfeiles UI wirkende positive Späuiiuogshalbweüc zur Verfugung gestellt, so ir.t d.ts infolge der Diode 21 ohne Einfluß auf die Basis des zum Schwellwertschalter 27 gehörende Eingangstransistors

30. In diesem Fall verläuft somit über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors 30 ein Steuerstrom, der über die Schaltungselemente 2,3,54, lö, 20,25,32 sowie 4 geführt wird und die Emitter-Kollekior-Strecke dieses Transistors 30 in den stromdurchlassenden Schaltzustand steuert, während sich abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 in dem stromsperrenden Schaltzustand befindet. Demzufolge fließt über die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 41 ebenfalls ein Steuerstrom, der über die Schaltungselemente 2, 3, 54, 16, 48 sowie 4 verläuft und die Emitter Kollektor-Strecke dieses Transistors 41 in den stromdurchlassenden Schaltzu.·. and steuert. Dabei verzweigt sich ein Teilstrom über den Lüdewiderstand 49 und den das Speicherglied 40 bildenden Kondensator 39, so daß sich dieser Kondensator 39 auf einen bestimmten Energiebetrag auflädt.

Wenn sich die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 41 in dem stromdurchlassenden Schaltzustand befindet, wird auch über die Basis-Emitter-Strecke des Vortransistors 45 Steuerstrom geführt, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitend ist. Infolge eines Stromflusses über die Schaltungselemente 2,3,54, 45,47,13,12 sowie 4 entstehen an den Widerständen 12, 13 Spannungsabfälle, durch die sowohl die Emitter-Kol-

^j5 lektor-Strecke des weiteren Transistors Π als auch die die Zündungsschaltstrecke 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 in den stromdurchlassenden Schaltzustand gesteuert werden. Die Primärwicklung 5 der Zündspule 6 wird daher jetzt mit Strom aus

■Ό der Stromquelle 1 gespeist.

Tritt nun in der Geberwicklung 22 des Signalgebers 23 die in Richtung des Pfeiles UX wirkende negative Spannuiigshalbwelle auf, so wandert das Potential am Schaitungspunkt 24 in negativer Richtung bis schließlich

« ein Steuerstromzufluß zum Eingangstransistor 30 des Schwellwertschalters 27 verhindert wird.

Es fließt dann Steuerstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 31, der über die Schaltungselemente 2, 3, 54, 16, 33, 35, 32 sowie 4

^V) verläuft und die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 31 leitend macht. Es setzt eine Entladung des das Speicherglied 40 bildenden Kondensators 39 ein und zwar über den Widerstand 48, die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 und den Widerstand

32. Das Pc iential an der Basis des Sleuertransistors 41 verschiebt sich dabei soweit in negativer Richtung, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht. Somit geht auch die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 45, die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 11 und die die Zündungsschaltstrecke 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 in den stromsperrenden Schaltzustand über. Durch die dabei stattfindende Unterbrechung des über die Primärwicklung 5 ^h"' geführten Stromflusscs wird in der Sekundärwicklung

14 ein Hochsn;'"riingsstoß und damit an der Zündkerze

15 ein Zündfunke erzeugt.

Nach einer b· ,timmten Zeitspanne ist die Entladung

des das Speicherglied 40 bildenden Kondensators 39 soweit fortgeschritten. cl;iß am Steuertransistor 41 infolge des an der Basis w,eder in positiver Richtung ansteigenden Potentials die F.mitter-Kollektor-Strecke erneut in den stromdurchlassenden Schaltzustand gesteuert wird. Dadurch gelangt auch wieder die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 45. die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 11 und die die Zündungsschaltstrecke 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 in den strorndurch- " lassenden Schaltzustand. Der Stromfluß durch die Primärwicklung 5 und somit die Energiespeicherung in der Zündspule 6 kann bereits wieder beginnen, noch bevor der Signalgeber 2.3 mit seiner abklingenden negativen Spannungshalbwelle den Schwellwertschal· r ter 27 umgesteuert hat, das heißt bevor die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 30 leitend und die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 nichtleitend geworden ist. Findet dann diese Umsteuerung statt, so wird der das Speichergiieu 40 .': bildende Kondensator 39 wieder über den Widerstand 49 aufgeladen, so daß der soeben beschriebene Funktionsablauf erneut beginnen kann. Daraus erkennt man leicht, daß die jeweils durch diese Aufladung gespeicherte Energie mit wachsender Drehzahl tier Brennkraftmaschine abnimmt.

Gelangt aus dem Hordnet/ des Kraftfahrzeuges ein StörspannungsimpiiK in die Zündanlage, der mit der Polarität der Stromquelle 1 übereinstimmt und die Sperrspannung der gerade nichtleitenden Emitter-Kollektor-Strecke des Stcucrtransistors 41 zu überschreiten versucht, so setzt ein Stromfluß über die Zenerdiode 53 ein der dieses Überschreiten verhindert. Gleichzeitig setzt aber dadurch auch ein Stromfluß über die Basis-Emitter-Streckc des Vortransistors 45 ein. der dessen Emittcr-Kollektor-Streckc in dem Maße leitend macht, daß auch an dieser F.mitter-Kollektor-.Strecke die Sperrspannung nicht überschritten wird. Es reicht also hier die eine Zenerdiode 53 fiir den Schutz der zwei Transistoren 41,45 aus.

Tritt im Bordnetz des Kraftfahrzeuges ein .Störspannungsimpuls mit gegenüber der Stromquelle 1 entgegengesetzter Polarität auf. so wird dessen Zutritt zur Ziin'Ji::;!2ge durch die Sⁱ;h'."."li«fl<^% 54 blockiert. Der Pufferkondensator 52 sorgt dabei vorübergehend dafür, daß die Spannungsversorgung der Zündanlage durch diesen Störspannungsimpuls nicht zusammenbricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem kontaktlosen Signalgeber, mit einem daran angeschlossenen Schwellwertschalter, mit einer in Reihe zur Primärwicklung einer Zündspule liegenden elektronischen Zündungsschaltstrecke, die im Zündzeitpunkt den aus einer Gleichstromquelle zugeführten Strom unterbricht, mit einem Steuertransistor, der durch den nichtleitenden Zustand seiner Emitter-Kollektor-Strecke die Zündungsschaltstrekke in den Sperrzustand bringt und dessen Verhältnis Leitdauer zu Sperrdauer sich mit wachsender Drehzahl der Brennkraftmaschine vergrößert, und mit einem Speicherglied, dessen jeweils vor einem Zündvorgang gespeicherte Energie mit wachsender Drehzahl der Brennkraftmaschine abnimmt, wobei die Basis des Steuertransistors über das Speicherglied mit dem Schwellwertschalter Verbindung hat und die Entladung des Speichergliedes über den Schwellwertschalter verläuft und wobei ferner die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors zu einer Serienschaltung gehört, die außerdem die Basis-Emitter-Strecke eines zur Umsteuerung der Zündungsschaltstrecke dienenden Vortransistors enthält und während des Betriebes wenigstens nahezu mit der vollen Spannung der Stromquelle versorgt wird, nach Patent 22 44 781, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors (41) eine von der Stromquelle (1) in Sperrichtung beanspruchte Zenerdiode (53) liegt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die von 'er Stromquelle (1) zur Basis- Emitter-Streckr des Vortransistors (45) führende Versorgungsleitung (3' eine von der Stromquelle (1) in Durchlaßrichtung beanspruchte Schutzdiode (54) eingefügt ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Betriebes durch die Stromquelle (1) und die Schutzdiode (54) gebildete Serienschaltung einen Pufferkondensator (52) in ihrem Nebenschluß aufweist.