DE2455536A1 - Hochspannungskondensator-zuendeinrichtung - Google Patents

Description

Anlage zur

Pat entaiomeldnng

EOBERT? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1 Hochspannungskondensator-Zündeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungskondensator-Zün'deinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem die Zündenergie .bereitstellenden Zündkondensator, der von einer Gleichspannungsquelle über einen Spannungswandler aufgeladen und über die Primärwicklung einer Zündspule entladen wird, deren Sekundärwicklung an eine Zündkerze und deren Primärwicklung mit der Schaltstrecke eines steuerbaren Gleichrichters in Reihe geschaltet ist, ,der durch öffnen eines zu einer Schalteinrichtung gehörenden, von der Brennkraftmaschine mechanisch betätigten Unterbrechers in den stromleitenden Zustand steuerbar ist.

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Aus der DT-OS 1 539 168 ist eine Zündeinrichtung dieser Art bekannt, bei welcher der Betriebsstrom aus einer 12,6 V-Starterbatterie der Brennkraftmaschine entnommen und periodisch zerhackt durch einen in Sperrschwinger-Schaltung betriebenen Transistor der Primärwicklung des Spannungswandlers zugeführt wird und dann in der Sekundärwicklung des Spannungswandlers eine Ladespannung von etwa 500 V erzeugt, wobei die Schwingfrequenz des Sperrschwinger-Transistors so hoch gewählt ist, dass auch bei Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine zwischen zwei an aufeinanderfolgenden Zylindern der Brennkraftmaschine erzeugten, durch Öffnen des Unterbrechers ausgelösten Zündvorgängen der Zündkondensator mehrere Ladespannungsstösse aus dem Spannungswandler erhält.

Obwohl bei einer solchen Mehrimpuls-Aufladung des Zündkondensators bei jedem dieser durch Öffnen des Unterbrechers ausgelösten Zündvorgänge eine hohe Zündenergie bereitsteht, hat es sich als zweckmässig erwiesen, in unmittelbarem, nur sehr kurzem zeitlichen Abstand zu einem auf' diese Weise erzeugten Hauptfunken noch einen oder mehrere Zündfunken am gleichen Zylinder der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Solche Folgefunken begünstigen die Entflammung des Kraftstoff-Luft- " Gemisches der Brennkraftmaschine besonders dann, wenn das Gemisch sehr mager eingestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass bei ihr im Anschluss an einen Hauptfunken noch mehrere Folgefunken erzeugt werden können, jedoch Vors.orge dafür getroffen ist, dass für den nächstfolgenden durch den nächsten Öffnungsvorgang des Unterbrechers ausgelösten Hauptfunken eine ausreichend hohe Zündenergie und demzufolge eine ausreichend lange Ladezeit zur Verfügung steht. Zur Lösung dieser Aufgabe

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wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass eine durch den Unterbrecher betätigbare Steuerschaltung vorgesehen ist, die einen monostabilen Multivibrator, einen zwischen einer Betriebsstromleitung und der Ladeleitung des Zündkondensators liegenden Spannungsteiler, eine an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossene Zenerdiode und einen Steuer-■fcransistor enthält, der an seiner Basis mit der Zenerdiode verbunden ist und während des instabilen Kippzustandes des monostabilen Multivibrators jedesmal dann stromleitend wird, wenn die Spannung am Zündkondensator auf einen durch die Zenerdiode und den Spannungsteiler festgelegten Wert ansteigt, und dann den steuerbaren Gleichrichter zur Erzeugung jeweils eines zusätzlichen (Folge-) Zündfunkens stromleitend macht. Zweckmässig kann parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors ein Überbrückungstransistor liegen,, der an den monostabilen Multivibrator angeschlossen ist und von diesem nur während seines instabilen Kippzustandes gesperrt gehalten wird, im Ruhezustand des Multivibrators hingegen die Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors kurzschliesst.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, einer Hochspannungs-Zündeinrichtung näher beschrieben und erläutert, die in der Zeichnung in ihrem Schaltbild wiedergegeben ist.

Die Hochspannungskondensator-Zündeinrichtung ist zum Betrieb einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine bestimmt und erhält ihren Betriebsstrom aus einer Sammlerbatterie B mit einer Nennspannung von 12,6 V. Sie enthält einen die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator C1, welcher aus der Batterie B -über einen in der Zeichnung mit unterbrochenen Linien umrahmten Spannungswandler 10 aufgeladen, wird und über die Primärwicklung 11 einer Zündspule 12 jedesmal

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dann entladen wird, wenn ein von einem nicht dargestellten Unterbrechernocken gesteuerter Unterbrecherhebel 13 aus seiner Schließstellung in die dargestellte Offenstellung gelangt. Die Entladung des Zündkondensators C1 erfolgt dabei über einen Thyristor 14, der beim Öffnen des Unterbrechers 13 von einer Schaltvorrichtung 15 in der weiter unten beschriebenen Weise stromleitend gemacht wird und solange stromleitend bleibt, bis sich der jeweils auf etwa 500 Volt aufgeladene Zündkondensator entladen hat. Der über die Primärwicklung 11 fliessende Entladestrom induziert in der Sekundärwicklung 16 der Zündspule 12 eine hohe Zündspannung, welche in bekannter Veise einer der nicht dargestellten Zündkerzen der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Der Spannungswandler 10 kann in einer der zahlreichen Ausführungsformen aufgebaut sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel enthält er eine Zenerdiode 17 zwischen der mit dem Pluspol der Batterie B verbundenenPlusleitung 18 und der an Masse und an den Minuspol der Batterie B angeschlossenen Minusleitung 19. Ausserdem ist ein Spannungswandler - Transformator 20 mit seiner Primärwicklung 21 an die Plusleitung 18 angeschlossen. Das andere Ende der Primärwicklung 21 liegt am Kollektor eines mit seinem Emitter an die Minusleitung 19 angeschlossenen Transistors T1, dessen Basis an eine zum Transformator· 20 gehörende ßückkopplningswicklung 22 ange-

schlossen ist, die am Verbindungspunkt 23 zweier Spannungsteiler-Widerstände 24 und 25 liegt und bewirkt, dass der Transistor T1 als Sperrschwinger arbeitet, wobei sein während jeweils einer Schwingung über die Primärwicklung 21 fIiessender Kollektorstrom in der Sekundärwicklung 26 des Transformators 20 Spannungsstösse induziert, welche über die hintereinander geschalteten Gleichrichter 27, .28 der mit der Anode des Thyristors 14 verbundenen Elektrode des Zündkondensators C1 zugeführt werden und diesen auf eine Spannung von etwa · 500 V aufzuladen vermögen.

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Die Schaltvorrichtung 15 ist mit dem Unterbrecher 13 über eine Steuerleitung 30 verbunden, von welcher ein mit der Plusleitung 18 direkt verbundener Widerstand 31 sowie ein weiterer Widerstand 32 abzweigt, der mit einem ebenfalls an die Plusleitung 18 angeschlossenen Widerstand 33 in Reihe liegt. An den Verbindungspunkt der letztgenannten Widerstände ist die Basis eines an seinem Emitter direkt mit der Plusleitung verbundenen Transistors T7 angeschlossen, dessen Kollektor mit zwei Widerständen' 34-^und 35 sowie der Kathode einer von zwei Dioden 36 und 37 verbunden ist. Der Widerstand 34- führt direkt zur Minusleitung 19₅ während der Widerstand 35 zu einem Speicherkondensator C2 führt, an welchen ausserdem eine weitere Zenerdiode 38, ein Block-Kondensator 39 sowie der Emitter eines Transistors T8 angeschlossen ist. Die Basis dieses Transistors ist mit dem Block-Kondensator 39 und der Anode der zweiten Diode 37 verbunden. Vom Kollektor des Transistors T8 führt ein Widerstand 4-1 und in Reihe zu diesem ein Widerstand 4-2 zur Minusleitung 19· An den Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist die Steuerelektrode 4-3 des Thyristors 14· und ein Störschutz-Kondensator 44- angeschlossen. Vom Speicherkondensator C2 führt ein Widerstand 45 und eine Diode 46 zur Kathode des Thyristors 14- und von dort ein Kondensator 4-7 sowie ein Widerstand 48 zur Minusleitung 19·

Die Schaltvorrichtung 15 arbeitet folgendermassen:

Solange der Unterbrecher 13 geschlossen ist, wird der Transistor T7 über den Widerstand 32 stromleitend gehalten und kann dann den Speicherkondensator C2 auf die Spannung der Batterie B aufladen, während gleichzeitig der Transistor T8 infolge des am Widerstand"35 entstehenden, vom Ladestrom des Speicherkondensators hervorgerufenen Spannungsabfalls gesperrt ge-

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halten wird. Sobald der Unterbrecher 13 geöffnet wird, geht der Transistor T7 in seinen Sperrzustand über, was zur Folge hat, dass die Basis des Transistors T8 über den Widerstand 34-an das Potential der Minusleitung 19 gelegt wird, so dass der Transistor T8 in den stromleitenden Zustand übergeht und dann an der Steuerelektrode 4-3 ein positives Potential erzeugt. Hierdurch wird der Thyristor 14- stromleitend und kann dann den Zündkondensator C1 entladen und in bekannter Weise einen Zündfunken erzeugen.

Hochspannungskondensator-Zündeinrichtungen mit den bisher beschriebenen Bauelementen sind bekannt. Sie liefern bei jedem Öffnungsvorgang des Unterbrechers 13 jeweils nur einen Zündspannungsstoss, welcher jedoch unter ungünstigen Bedingungen, vor allem wenn die Brennkraftmaschine mit einem sehr mageren, nahe der Laufgrenze liegenden Kraftstoff-Luft-Gemisch betrieben wird, zum Zünden des Gemisches nicht ausreichen. Um eine sichere Entflammung zu gewährleisten, ist eine Steuerschaltung S vorgesehen, welche im dargestellten Schaltbild der Zündeinrichtung mit strichpunktierten Linien umrahmt ist und einen monostabilen Multivibrator MV, einen zwischen der Minusleitung 19 und der vom Gleichrichter 28 zum Zündkondensator 01 führenden Ladeleitung 50 liegenden Spannungsteiler enthält, der aus den Widerständen R5 und R6 besteht. An den Abgriff dieses Spannungsteilers ist eine Zenerdiode ZD angeschlossen, die zur Basis eines Steuertransistors T2 führt. Dieser ist mit seinem Emitter an die Minusleitung 19 angeschlossen. Sein Kollektor steht über einen Widerstand R4- mit der Basis eines komplementären Transistors T6 in Verbindung.

Der Transistor T6 ist mit seinem Emitter an die Plusleitung angeschlossen und wird von einem seine Emitter-Basis-Strecke

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überbrückenden Widerstand R10 gesperrt gehalten, solange der Transistor T2 ebenfalls gesperrt ist.

Der monostabile Multivibrator NV umfasst zwei jeweils mit ihren Emittern an die Minusleitung 19 angeschlossene Transistoren T4 und T5, die beide an ihren Kollektoren über einen Widerstand R7 bzw. R9 mit einer Hilfsleitung 52 verbunden sind. Diese wird mit Hilfe einer Leistungs-Zenerdiode 54-, die über einen Vorwiderstand R3 an die Plusleitung 18 angeschlossen ist, auf einer konstanten Spannung von etwa 10 V gehalten'. Im Ruhezustand ist der Transistor T4- stromleitend, da er über den mit der Hilfsleitung 52 verbundenen Widerstand R8 einen ausreichenden Basisstrom erhält. Der Transistor T5 hingegen ist im Ruhezustand gesperrt, weil seine Basis-Emitter-Strecke von einem an die Minusleitung 19 angeschlossenen Widerstand überbrückt wird und ausserdem seine Basis über den Rückkopplungswiderstand R11 mit dem Kollektor des Transistors T4 verbunden ist. Zwischen dem Kollektor des Transistors T5 und der Basis des Transistors T4- liegt ein Koppel-Kondensator C3, welcher zusammen mit den beiden Widerständen R8 und R9 die Dauer des instabilen Kippzustandes bestimmt, der dann eintritt, wenn der Thyristor 14 von dem Transistor T8 stromleitend gemacht wird. Hierzu ist die mit den Widerständen R11 und R12 verbundene Basis des Transistors T5 über einen Widerstand R13 mit der Kathode einer Diode D1 verbunden, deren Anode an den Kollektor des Transistors T8 angeschlossen ist*

Der monostabile Multivibrator MV wird jeweils dann in seinen instabilen Kippzustand gesteuert, wenn der Unterbrecher 13 öffnet und dabei einen Zündunken erzeugt. Der instabile Kippzustand des monostabilen Multivibrators MV bestimmt diejenige Zeitspanne, die sich an einen solchen, vom Unter-

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brecher 13 ausgelösten Zündfunken, der im folgenden als Hauptfunken bezeichnet wird, anschliesst. Kur während dieses instabilen Kippzustandes können weitere Zündfunken, sog. Folgefunken erzeugt werden, die folgendermassen zustande kommen:

Wenn unmittelbar nach einem Hauptfunken der Zündkondensator C1 entladen ist, wird ihm durch die mit hoher Frequenz aufeinanderfolgenden Spannungsstösse, welche in der Sekundärwicklung des Spannungswandlertransformators 20 erzeugt werden, über die Gleichrichter 27, 28 Ladung zugeführt, welche dazu führt, dass die Spannung an der Ladeleitung 50 rasch ansteigt und demzufolge auch die Spannung am Abgriff A der beiden Spannungsteiler-Widerstände R5 und R6 ansteigt, und zwar so lange bis die Durchbruchsspannung der Zenerdiode ZD erreicht ist. Diese wird dann leitend und macht den Transistor T2 und ausserdem auch den Transistor T6 stromleitend. Der Kollektorstrom des Transistors T6 fliesst ausser über den Widerstand R14 auch über die beiden Widerstände 41 und 42 im Kollektorkreis des dann gesperrten Transistors T8 und macht den Thyristor 14 stromleitend, was zu einer Zwischenentladung des Zündkondensators C1 und demzufolge zu einem Folgefunken führt. Sobald der Zündkondensator G1 sich erneut aufzuladen beginnt und die Spannung am Abgriff A der Spannungsteilerwiderstände R5 und R6 die Durchbruchsspannung der Zenerdiode ZD erneut erreicht, wird ein weiterer Folgefunken in der eben beschriebenen Weise erzeugt. Die Zahl der Folgefunken und deren Energie hängt somit davon ab, wie rasch der Zündkondensator C1 sich erneut auflädt und wie hoch die Zenerspannung der Zenerdiode ZD gewählt ist.

Sobald der monostabile Multivibrator MV in seinen stabilen Ruhezustand zurückkippt, wird der Transistor·T5 erneut ge-

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sperrt und lässt dann einen Schalttransistor T3 stromleitend werden, welcher in stromleitendem Zustand die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T2 kurzschliesst, so dass dieser von der Zenerdiode ZD auch dann nicht mehr stromleitend gemacht werden kann, wenn die Spannung am Zündkondensator C1 und demzufolge die Spannung am Abgriff A die Durehbruchsspannung der Zenerdiode überschreitet. Die Kippdauer des Multivibrators ist so eingestellt, dass auch bei Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine nach dem Ende des instabilen Kippzustandes noch eine genügend lange Zeitspanne zur Verfügung steht, in welcher sich der Zündkondensator C1 auf seine volle, bei etwa .500 V liegende Ladespannung aufladen kann und für den nächsten Hauptfunken die volle Zündenergie abgibt.

Die Dauer des instabilen Kippzustandes des monostabilen Multivibrators MV kann in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder der Spannung der Batterie B so verändert werden, dass die Zahl der erzeugten Folgefunken den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepasst werden kann. Die beschriebene Steuer-.schaltung S bietet ausserdem die Möglichkeit, die Dauer des instabilen Kippzustandes des Multivibrators MV in Abhängigkeit vom Unterdruck der Brennkraftmaschine zu verändern.

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Claims (3)

1. R.

   Ansprüche

   f 1.{ Hochspannungskondensator-Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator, der von einer Gleichspannungsquelle über einen Spannungswandler aufgeladen und über die Primärwicklung einer Zündspule entladen wird, deren Sekundärwicklung an eine Zündkerze und deren Primärwicklung mit der Schaltstrecke eines steuerbaren Gleichrichters in Eeihe geschaltet ist, der durch Öffnen eines zu einer Schalteinrichtung gehörenden, von der Brennkraftmaschine mechanisch betätigten Unterbrechers in den stromleitenden Zustand steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Unterbrecher betätigbare Steuerschaltung (S) vorgesehen ist, die einen monostabilen Multivibrator (MV), einen zwischen einer Betriebsstromleitung und der Ladeleitung des Zündkondensators (C2) liegenden Spannungsteiler (R5/E6), eine an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossene Zenerdiode (ZD) und einen Steuertransistor (T2) enthält, der an seiner Basis mit der Zenerdiode verbunden ist und während des instabilen Kippzuständes des monostabilen Multivibrators Jedesmal dann stromleitend wird, wenn die

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   Spannung am Zündkondensator auf einen durcli die Zenerdiode und den Spannungsteiler festgelegten Wert ansteigt,

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   und dann den steuerbaren Gleichrichter (Thy) zur .. Erzeugung jeweils eines zusätzlichen (Folge-) Zündfunkens stromleitend macht.
2. 2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors (T2) ein Überbrückungstransistor (T3) liegt, der an den monostabilen Multivibrator (MV) angeschlossen ist und von diesem nur während seines instabilen Kippzustandes gesperrt gehalten wird.
3. 3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuertransistor @?2) mit seiner Emitter-· Kollektor-Strecke -vorzugsweise über einen Widerstand (IM-)-an die Basis eines zum entgegengesetzten Leitungstyp gehörenden Transistors (T6) angeschlossen ist, dessen Kollektor mit der Steuerelektrode des Thyristors (14) verbunden ist.

   - 12 -

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   R. 2461

   - 12 -

   Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Kippzeit des monostabilen Multivibrators (MV) und/oder der Steuerpegel am Anschlußpunkt (A) der Zenerdiode (DZ) in Abhängigkeit von Betriebsparametern, vorzugsweise von der Drehzahl und/oder der Batteriespannung und/oder Unterdruck, regelbar ist.

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