DE2531302A1

DE2531302A1 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2531302A1
Application number: DE19752531302
Authority: DE
Inventors: Bert Dipl Ing Wurst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-07-12
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1977-01-20
Also published as: GB1548290A; DE2531302C3; JPS6050986B2; AU1576876A; BR7604524A; FR2318324A1; FR2318324B3; JPS5218542A; US4114581A; DE2531302B2; IT1067366B; AU500538B2

Description

R. 2? 47

3.7-1975 Li/Sm

Anlage zur

Pat ent anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer zur Speicherung der Zündenergie dienenden Zündspule, deren Primärwicklung in eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung unterteilt ist, wobei in Serie zur ersten Teilwicklung die Parallelschaltung zweier Schaltungszweige liegt» von denen der erste Schaltungszweig die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors und der zweite Sehaltungszweig die aus der zweiten Teilwicklung und der Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistars

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bestehende Serienschaltung erhält» und wobei ferner zur Vorbereitung des Zündvorganges die Emitter-Eollektor-Strecke des ersten Transistors zunächst stroiBdurchlassenden Schaltzustand aufweist und bei in der ersten Teilwicklung für ausreichende Zündenergie vorhandenem Strom in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht, während sich nun die Emitter-Kollektor-Streeke des zweiten Transistors im stromdurehlassenden Schaltzustand befindet.

Eine solche Zündeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Speicherung der Zündenergie zunächst nur die erste Teilwicklung eingeschaltet Ist, wodurch der für eine ausreichende Zündenergie notwendige Stromwert sehr schnell erreicht wird und somit auch Im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine noch genügend Zündenergie zur Verfügung gestellt werden kann. Sobald der für eine ausreichende Zündenergie notwendige Stromwert erreicht ist, wird der Stromfluß über die erste und zweite Teilwicklung geführt, so daß jetzt Infolge der höheren Windungszahl der gespeicherte Energiebetrag mit kleinerem Strom für den Zündvorgang bereitgehalten werden kann. Der durch die Zündeinrichtung verursachte Stromverbrauch und die Belastung der Zündspule werden somit wesentlich herabgesetzt, was sich besonders im niederen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine als günstig erweist.

Es ist (nach der DT-OS 2 203 938) bereits eine Zündeinrichtung dieser Art bekannt, bei der zur Steuerung des ersten Transistors eine zur Zündspule gehörende Zusatzwicklung Anwendung findet- Dadurch ergibt sich jedoch ein komplizierter Aufbau der Zündspule. Auch können relativ hohe Störspannungen in der Zusatzwicklung induziert werden, wodurch der angeschlossene Transistor falsch gesteuert, möglicherweise aber auch Schaden erleiden kann.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei die soeben erwähnten Unzulänglichkexten zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach den von der ersten Teilwicklung ausgehenden, einerseits über die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors und andererseits über die zweite Teilwicklung sowie die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors führenden Schaltungszweigen ein Überwachungswiderstand mit einem parallelgeschalteten überwachungszweig folgt und daß der Überwachungszweig die Steuerstrecke eines elektronischen Überwachungsschalters enthält, der bei der Vorbereitung des Zündvorganges zur Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors in den stromsperrenden Schaltzustand Verwendung findet.

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündeinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 sowie

Fig. 3 gegenüber Figur 1 abgeänderte Ausführungen und

Fig. H ein Strom (J)-Zeit (t)-Diagramm zur Darlegung des Stromverlaufes bei der Speicherung der Zündenergie.

-H-

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Die in Figur 1 dargestellte Zündeinrichtung, die für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein soll, wird aus einer Stromquelle 1 gespeist, die beispielsweise 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. Zur Speicherung der Zündenergie dient eine Zündspule 5₃ deren Primärwicklung in eine erste Teilwicklung 6 und eine vorzugsweise gegenüber der Teilwicklung 6 eine größere Windungszahl aufweisende zweite Teilwicklung 7 unterteilt ist, während deren Sekundärwicklung 8 mit einer Zündkerze 9 eine zwischen der zweiten Teilwicklung 7 und

der Masseleitung H liegende Serienschaltung bildet. Dabei hat die Sekundärwicklung 8 mit der zweiten Teilwicklung und die Zündkerze 9 mit der Masseleitung 4 Verbindung. Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 8 auch mittels eines nicht dargestellten Zündverteilers in einer vorbestimmten Reihenfolge an mehrere Zündkerzen anschließbar sein.

Die mit einem Ende an der Versorgungsleitung 3 liegende erste

Teilwicklung 6 bildet an ihrem anderen Ende den Ausgangspunkt für zwei parallelgeschaltete, zu dem einen Anschluß eines mit dem anderen Anschluß an der Masseleitung k liegenden Überwachungswiderstandes 10 führende Schaltungszweige 11, 12, von denen der erste Schaltungszweig 11 die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten (npn-) Transistors 13 und der zweite Schaltungszweig 12 eine Serienschaltung enthält, zu welcher die mit der ersten Teilwicklung 6 verbundene zweite Teilwicklung 7 und die Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten (npn-) Transistors 14 gehört. Beide Transistoren 13, lH sind mit ihrem Emitter dem Überwachungswiderstand 10 zugewandt.

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ORIGINAL INSPECTED

- 5 - R. 'jj il

Dem Überwachungswiderstand 10 ist ein Überwachungszweig parallelgeschaltet, der die Steuerstrecke eines elektronischen Überwachungsschalters 15 enthält. Der überwachungsschalter ist hier durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Transistors 16 gebildet, dessen Basis-Emitter-Strecke als Steuerstrecke Verwendung findet. Der Überwachungszweig führt von dem den Schaltungszweigen 11, 12 zugewandten Anschluß des Überwachungswiderstandes 10 zunächst über einen Überwachungskondensator 17 zur Basis des Transistors 16 und setzt sich von dessen Emitter über die Masseleitung 4 zum anderen Anschluß des Überwachungswiderstandes 10 fort. Der Kollektor des Transistors 16 ist sowohl mit der Basis eines (npn-) Zwischentransistors l8 als auch über einen Kollektorwiderstand 19 mit der Versorgungsleitung 3 verbunden. Der Zwischtntransistor 18 liegt mit seinem Emitter an der Masseleitung 4 und mit seinem Kollektor sowohl an der Basis des ersten Transistors 13 als auch über einen Kollektorwiderstand 20 an der Versorgungsleitung 3·

Von der Versorgungsleitung 3 geht der Ladestromkreis für einen Steuerkondensator 21 aus, der über einen Widerstand 22 zu diesem Steuerkondensator 21 führt und sich danach über den Überwachungswiderstand 10 zur Masseleitung 4 fortsetzt. Der Steuerkondensator 21 liegt im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors l4 und außerdem mit seinem der Basis zugewandten Anschluß an dem Kollektor eines Transistors 23, der mit seinem Emitter an der Masseleitung 4 liegt und mit seiner über einen" Widerstand 24 an der Versorgungsleitung 3 liegenden Basis durch einen Steuerschalter 25 an die Masseleitung 4 anschließbar ist.

Der Steuerschalter 25 ist im vorliegenden Fall durch einen herkömmlichen Unterbrecherschalter 26 gebildet, der mittels eines von der Brennkra^tnaschine angetriebenen Nockens 27 betätigt wird. Der Steuerschalter ο kann, aber auch durch die ·

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Emitter-Kollektor-Strecke eines nicht dargestellten Transistors gebildet sein, der mittels des Unterbrechersehalters oder kontaktlos, beispielsweise mittels eines nach Art eines Wechselstramgenerators arbeitenden Signalgebers, gegebenenfalls unter Zwisehenfügung von einer oder !mehreren Kippschaltungen gesteuert wird.

Die Zündeinrichtung nach Figur 1 hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit. Wird nun während des Betriebes der Steuerschalter 25 in seinen stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht, so geht die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 23 mangels Steuerstrom in den stromsperrenden Schalt zustand über. Badurch wird der Steuerkondensator 21 über die Schaltungselemente 22, 10 aufgeladen. Abhängig von der exponentiell ansteigenden Spannung am Steuerkondensator geht der zweite Transistor 14 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke allmählich in den stromdurchlassenden Schaltzustand über. (Gleichzeitig mit Einsetzen des über den Steuerkondensator 31 geführten Ladestromes wird ein Teilstrom über den Sberwrachungskondensator 17 und die Basis-Emitter-Strecke des ■Bramsistors 16 abgezweigt, wodurch seine den Überwachungsschalter 15 bildende Emitter-Kollektor-Strecke in den strom- dtewehlassenden Schaltzustand gelangt. Infolgedessen wird die Eiaitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 18 in den stFamisperrenden Schaltzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 13 in den stromdurehlassenden Schaltzustand gesteuert. Dadurch fließt über die erste Teil— wicklung 6 Strom, der rasch ansteigt und daher für eine setanelle Speicherung des für einen wirkungsvollen Zündfunken erforderlichen Energiebetrages in der Zündspule 5 sorgt. Machdem dieser Energiebetrag erreicht ist, hat sich der über den

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Überwachungskondensator 17 sowie die Basis-Emitter-Strecke des Transistors l6 geführte Strom soweit abgeschwächt, daß seine den Überwachungsschalter 15 bildende Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend wird. Abhängig davon geht die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 18 in den stromdurchlassenden Schaltzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 13 in den stromsperrenden Schaltzustand über. Der zwischenzeitlich an seiner Emitter-Kollektor- Strecke leitende zweite Trasistor lh läßt jetzt über die aus der ersten Teilwicklung 6 und der zweiten Teilwicklung 7 bestehende Serienschaltung Strom fließen, wodurch infolge der höheren Windungszahl bei geringerem Stromfluß die vorher gespeicherte Zündenergie in der Zündspule 5 erhalten bleibt.

Wird nun im Zündzeitpunkt der Steuerschalter 25 in den stromsperrenden Schaltzustand gebracht, so erhält der Transistor 23 über den Widerstand 24 Steuerstrom, wodurch die Emitter-Kollektor- Strecke dieses Transistors 23 leitend wird. Dadurch wird der Steuerköndensator 21 entladen und der zweite Transistor 14 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den strom-

sperrenden Schaltzustand gesteuert. Abhängig davon entsteht in der Sekundärwicklung 8 ein Hochspannungsstoß, der an der Zündkerze 9 einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) hervorruft.

Wird der Steuerschalter 25 wider in den stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht, so beginnt der soeben beschriebene Ablauf erneut.

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-B- R. ' '27 *

Die Ausführung nach Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 dadurch, daß der Überwachungskondensator 17 durch einen Widerstand 28 ersetzt ist, der mit einem an der Versorgungsleitung 3 liegenden Widerstand 29 und dem Überwachungswiderstand 10 einen Spannungsteiler bildet, daß ferner auf den Zwischentransistor 18 verzichtet und der Kollektor des Transistors 16 an die Basis des ersten Transistors 13 angeschlossen ist und daß schließlich zwischen der Basis des ersten Transistors 13 und der Basis des zweiten Transistors Ik ein Widerstand 30 liegt. Die übrigen mit Figur 1 in der Wirkung übereinstimmenden Schaltungselemente sind hier mit demselben Bezugszeichen versehen.

Die Zündeinrichtung nach Figur 2 weicht in der Wirkungsweise folgendermaßen von derjenigen nach Figur 1 ab:

Mit dem Ladestrom des Steuerkondensators 21 setzt gleichzeitig ein Steuerstrom über den Widerstand 30 und die Basis-Emitter- Strecke des ersten Transistors 13 ein,der dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den leitenden Zustand bringt und somit den Stromfluß über die erste Teilwicklung 6 bewirkt. Ist dieser Strom auf einen für einen wirkungsvollen Zündfunken ausreichenden Wert angestiegen, verzweigt sich über den Widerstand 28 und die Basis-Emitter-Strecke des an seiner Emitter-Kollektor-Strecke den Überwachungsschalter 15 bildenden Transistors 16 ein so hoher Teilstrom, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitend wird. Dadurch geht die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 13 in den stromsperrenden Schaltzustand über und die zwischenzeitlich leitend gewordene Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 14 läßt nun wieder zur Aufrechterhaltung der gespeicherten Energie einen geringeren Strom über die die aus den beiden Teilwicklungen 6, 7 bestehende Serienschaltung fließen, bis diese Energie - wie bereits beschrieben im Zündzeitpunkt zur Erzeugung eines Zündfunkens Verwendung findet.

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- 9 - ■ ■ R. 27 4

Die Ausführung nach Figur 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 2 dadurch, daß der Überwachungsschalter 15 durch die Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors 31 gebildet wird, der an seiner Steuerelektrode mit dem dem Überwachungswiderstand 10 abgewandten Anschluß des Widerstandes 28, an seiner Kathode mit der Masseleitung U und an seiner Anode mit der Basis des ersten Transistors 13 verbunden ist. Die übrigen mit Figur 2 bzw. Figur 1 in der Wirkung übereinstimmenden Schaltungselemente sind hier mit demselben Bezugszeichen versehen.

Wirkungsmäßig geschieht hier die Umsteuerung des durch die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 31 gebildeten Überwachungsschalters 15 in den stromdurchlassenden Schaltzustand in gleicher Weise wie die Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 16 in Figur 2. Es ergeben sich auch die gleichen Steuerauswirkungen, wie sie anhand der Figur 2 beschrieben sind. Die Umsteuerung dieser Anoden-Kathoden-Strecke in den stromsperrenden Zustand erfolgt hier jedoch im Zündzeitpunkt, weil dann die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 23 in den leitenden Zustand gelangt und dadurch die Anode des Thyristors 31 nahezu an das Potential der Masseleitung 4 zu liegen kommt.

In den Strom (J)-Zeit (t)-Diagramm ist gezeigt, daß der zunächst über die erste Teilwicklung 6, die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistros 13 sowie den Widerstand 10 geführten Strom sehr steil ansteigt und zwar infolge der Induktivität der ersten Teilwicklung 6 und des ohmschen Überwachungswiderstandes 10 mit exponentiellem Verlauf. Wird dabei der Stromwert "J maximal" erreicht, so ist in der Zündspule 5 der für einen wirkungsvollen Zündfunken ausreichende Energiebetrag gespeichert. Somit wird jetzt der Strom über die Serienschaltung beider Teilwicklungen 6, 7 und den Überwachungswiderstand 10 geführt, was zunächst einen momentanen

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- ίο -

- ίο - R. 27 *

Abfall des Stromes auf den Wert "J minimal" zur Folge hat, von wo aus der Strom infolge der Induktivität der beiden Teilwicklungen 6, 7* des ohmsehen öberwachungswiderstandes 10 und wegen der Mitwirkung des Steuerkondensators 21 wider exponentiell ansteigt» Jedoch wesentlich flacher, als das zu Beginn der Zündenergiespeicherung der Fall war. Man erhält dadurch eine mit wachsender Drehzahl der Brennkraftmaschine abnehmende Zündspannung» was sehr vorteilhaft ist, weil beim Starten der Brennkraftmaschine, also bei niedrigen Drehzahlen, eine hohe Zündspannung für die sichere Entflammung des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches notwendig ist, wogegen bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine auch noch eine sichere Entflammung gewährleistet ist, wenn die Zündspannung dann niedrigere Werte annimmt.

Die Induktivitäten sollten zweckmäßig so bemessen sein, daß 1 L r . J_wn ._m, wenigstens nahezu gleich

~ O IUaXXIIIaX

' ^Jminimal

worin Lg die Induktivität der ersten Teilwicklung 6 und Lg₇ die Induktivität der Serienschaltung beider Teilwicklungen 6, 7 bezeichnet.

- 11 -

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Claims

- Ii - R. 27 i

Ansprüche

1.) Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer zur Speicherung der Zündenergie dienenden Zündspule, deren Primärwicklung in eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung unterteilt ist, wobei in Serie zur ersten Teilwicklung die Parallelschaltung zweier Schaltungszweige liegt, von denen der erste Schaltungszweig die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors und der zweite Schaltungszweig die aus der zweiten Teilwicklung sowie der Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors bestehende Serienschaltung enthält, und wobei ferner zur Vorbereitung des Zündvorganges die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors zunächst stromdurchlassenden Schaltzustand aufweist und bei in der ersten Teilwicklung für ausreichende Zündenergie vorhandenem Strom in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht, während

eich nun die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors in den stromdurchlassenden Schaltzustand befindet, dadurch gekennzeichnet, daß nach den von der ersten Teilwicklung (6) ausgehenden, einerseits über die Emitter-Kollektor- Strecke des ersten Transistors (13) und andererseits über die zweite Teilwicklung (7) sowie die Emitter-Kollektor- Strecke des zweiten Transistors (I¹O führenden

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- 12 - R. 2?

Schaltungszweigen (11, 12) ein Überwachungswiderstand (10) mit einem parallelgeschalteten überwachungszweig folgt und daß der überwachungszweig die Steuerstrecke eines elektronischen Überwachungsschalters (15) enthält, der bei der Vorbereitung des Zündvorganges zur Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (13) in den stromsperrenden Schaltzustand Verwendung findet.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Überwachungswiderstand (10) der Ladestromkreis eines Steuerkondensators (21) geführt ist, der im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (14) liegt und Ladestrom erhält, sobald ein Steuerschalter (25) in den stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht wird.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsschalter (15) durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (16) gebildet ist, dessen Basis-Emitter-Strecke als Steuerstrecke Verwendung findet.

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H. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des an seiner Emitter-Kollektor-Strecke den Überwachungsschalter (15) bildenden Transistors (16) und den Überwachungswiderstand (10) ein Überwachungskondensator (17) liegt.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des ersten Transistors (13) und der Basis des zweiten Transistors (14) ein Widerstand (30) liegt.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsschalter (15) durch die Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors (31) gebildet ist, bei dem die Steuerstrecke von der Steuerelektrode zur Kathode verläuft.

7. Zündeinrichtung nach 1, 2, 3 und 5 oder 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungswiderstand (10) an seinem den Schaltungszweigen (11, 12) zugewandten Anschluß über einen Widerstand (28) mit der Steuerstrecke des Überwachungsschalters (15) und an seinem den Schaltungszweigen (11, 12) abgewandten Anschluß über den Überwachungsschalter (15) mit der Basis des ersten Transistors (13) Verbindung hat.

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