DE2531302B2 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinenInfo
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- F02P3/06—Other installations having capacitive energy storage
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- F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
Description
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 Schaltungszweig die aus der zweiten
Teilwicklung sowie der Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors bestehende Serienschaltung erhält,
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 sich nun die
Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors im stromdurchlassenden 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 22 03 938) 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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, und dabei die
soeben erwähnten Unzulänglichkeiten 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 Überwachungs-
schalters enthält, der bei der Vorbereitung des Zündvorganges zur Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors in den stromsperrenden
Schaltzustand Verwendung findet.
Die Erfindung weiter ausgestaltende Einzelheiten und Merkmale werden anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündeinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 sowie
F i g. 3 gegenüber F i g. 1 abgeänderte Ausführungen und
Fig.4 ein Strom^Zeit^f/Diagramm zur Darlegung
des Stromverlaufes bei der Speicherung der Zündenergie.
Die in F i g. 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 5, 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 4 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 4 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-Strekke eines zweiten (npn-)Transistors 14 gehört. Beide
Transistoren 13, 14 sind mit ihrem Emitter dem Überwachungswiderstand 10 zugewandt.
Dem Überwachungswiderstand 10 ist ein Überwachungszweig parallel geschaltet, der die Steuerstrecke
eines elektronischen Überwachungsschalters 15 enthält. Der Überwachungsschalter 15 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 18 als auch über einen Kollektorwiderstand 19 mit der Versorgungsleitung 3
verbunden. Der Zwischentransistor 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
ίο zur Masseleitung 4 fortsetzt. Der Steuerkondensator 21
liegt im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors 14 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 Brennkraftmaschine angetriebenen
Nockens 27 betätigt wird. Der Steuerschalter 25 kann aber auch durch die Emitter-Kollektor-Strecke
eines nicht dargestellten Transistors gebildet sein, der mittels des Unterbrecherschalters 26 oder kontaktlos,
' beispielsweise mittels eines nach Art eines Wechselstromgenerators
arbeitenden Signalgebers, gegebenenfalls unter Zwischenfügung von einer oder mehreren
Kippschaltungen gesteuert wird.
Die Zündeinrichtung nach Fig. 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 Schaltzustand über. Dadurch
wird der Steuerkondensator 21 über die Schaltungselemente 22,10 aufgeladen. Abhängig von der exponentiell
ansteigenden Spannung am Steuerkondensator 21 geht der zweite Transistor 14 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke
allmählich in den stromdurchlassenden Schaltzustand über. Gleichzeitig mit Einsetzen des über den
Steuerkondensator 21 geführten Ladestromes wird ein
Teilstrom über den Überwachungskondensator 17 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 16 abgezweigt,
wodurch seine den Überwachungsschalter 15 bildende Emitter-Kollektor-Strecke in den stromdurchlassenden
Schaltzustand gelangt. Infolgedessen wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 18
in den stromsperrenden Schaltzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 13 in den
stromdurchlassenden Schaltzustand gesteuert. Dadurch fließt über die erste Teilwicklung 6 Strom, der rasch
ansteigt und daher für eine schnelle Speicherung des für einen wirkungsvollen Zündfunken erforderlichen Energiebetrages
in der Zündspule 5 sorgt. Nachdem dieser Energiebetrag erreicht ist, hat sich der über den
Überwachungskondensator 17 sowie die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 16 geführte Strom so weit
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 Transistor 14 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 Steuerkondensator 21 entladen und der zweite Transistor 14 an seiner
Emitter-Kollektor-Strecke in den stromsperrenden 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 wieder in den stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht, so beginnt der
soeben beschriebene Ablauf erneut.
Die Ausführung nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 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 14 ein Widerstand 30 liegt. Die übrigen mit F i g. 1 in der Wirkung übereinstimmenden Schaltungselemente
sind hier mit demselben Bezugszeichen versehen.
Die Zündeinrichtung nach F i g. 2 weicht in der Wirkungsweise folgendermaßen von derjenigen nach
Fig. lab:
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.
Die Ausführung nach Fig.3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig.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 4 und an seiner Anode mit der Basis des ersten Transistors 13
verbunden ist Die übrigen mit F i g. 2 bzw. F i g. 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
ίο Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
16 in F i g. 2. Es ergeben sich auch die gleichen Steuerauswirkungen, wie sie anhand der Fig.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 dem Stromf/J-ZeitfiJ-Diagramm ist gezeigt, daß
der zunächst über die erste Teilwicklung 6, die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 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 »/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 Abfall des Stromes auf den
Wert »/ minimal« zur Folge hat, von wo aus der Strom infolge der Induktivität der beiden Teilwicklungen 6, 7,
des ohmschen Überwachungswiderstandes 10 und wegen der Mitwirkung des Steuerkondensators 21
wieder 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
Die Induktivitäten sollten zweckmäßig so bemessen sein, daß
L6 J2 .
v tnüTn
wenigstens nahezu gleich
1 .
ma!
minimal
ist, worin Le die Induktivität der ersten Teilwicklung und L67 die Induktivität der Serienschaltung beider
Teilwicklungen 6,7 bezeichnet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
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 sich nun die Emitter-Kollektor-Strecke
des zweiten Transistors im 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 (14) führenden 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.
4. 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 Anspruch 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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