DE2614780C2

DE2614780C2 - Zündanlage mit einer Vorrichtung zur Zündspannungsbegrenzung

Info

Publication number: DE2614780C2
Application number: DE2614780A
Authority: DE
Inventors: Günter 7131 Pinache Gräther; Friedrich 7141 Schwieberdingen Rabus; Josef Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wahl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-04-06
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB1560772A; DE2614780A1; US4114582A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage mit einer Vorrichtung zur Zündspannungsbegrenzung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist aus der Zeitschrift »Funkschau« 1966, Heft 13, Seite 431 bekannt, jedoch erfolgt dort lediglich eine Begrenzung der Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors.

Zündanlagen werden üblicherweise so dimensioniert, daß auch bei ungünstigen Verhältnissen noch ein Zündvorgang stattfinden kann. Ungünstige Verhältnisse in diesem Sinne sind z. B. eine niedrige Batteriespannung infolge einer schlechten Batterie oder niedrigen Temperaturen, oder eine hohe sekundäre Belastung, die infolge hoher Zündkabelkapazität oder eines niedrigen Kerzenwiderstandes auftreten kann. Diese notwendige Dimensionierung der Zündanlage hat die nachteilige Folge, daß bei günstigen Verhältnissen, also z. B. bei hoher Batteriespannung, an der Zündspule sekundärseitig sehr hohe Spannungen auftreten können, sofern keine Zündung erfolgt. Eine solche ausbleibende Zündung kann z. B. dadurch entstehen, daß die Verbindung zur Zündstrecke, insbesondere zur Zündkerze, unterbrochen ist oder daß infolge einer Beschädigung der Elektrodenabstand der Zündstrecke unzulässig vergrößert wurde. Die in einem solchen Fall auftretenden sekundärseitigen Spannungen der Zündspule können ein Mehrfaches der gewöhnlich erforderlichen Zündspannung betragen und bedeuten eine gefährliche Belastung für Steuergliederund Isoliermaterialien. Es können Überschläge entstehen, die zur Beschädigung der Zündanlage oder zu deren Ausfall führen können. Die bekannte Vorrichtung bietet keinen ausreichenden Schutz gegen diese sekundärseitigen Überspannungen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Zündanlage bei Ausfall eines Zündvorgangs vor unzulässig hohen Strömen und Spannungen zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst

Die Erfassung einer Hochspannung über einen kapazitiven Spannungsteiler ist prinzipiell bereits aus der GB-PS 26 14 780 bekannt Eine besonders einfache und vorteilhafte Spannungsmeßvorrichtung ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß ein solcher kapazitiver Spannungsteiler parallel zur Zündstrecke geschaltet ist und daß ein Kondensator des Spannungsteilers ein Stück des Zündkabels ist

Die Sperrung des elektrischen Schalters erfolgt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft dadurch, daß das Schaltelement ein UND-Gatter ist und daß am Ausgang der Schwellwertstufe unterhalb des Schwellwerts ein Signal anliegt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß bei ausbleibender Zündung die einzelnen Bauteile der Zündanlage vor unzulässig hohen Strömen und Spannungen geschützt sind. Die erfindungsgemäße Schaltung kann somit vorteilhaft als Überspannungssicherung für Zündanlagen eingesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Zündsteuerungsvorrichtung 10 ist über ein UND-Gatter 11 mit dem Steuereingang eines als Transistorschalter ausgebildeten elektrischen Schalters 12 verbunden. Als Zündsteuerungsvorrichtung 10 können die verschiedensten, bekannten Vorrichtungen vorgesehen werden. Im einfachsten Fall kann diese Zündsteuerungsvorrichtung 10 ein Unterbrecherkontakt sein. Es kann jedoch auch ein kontaktloser Geber eingesetzt werden, der gewöhnlich aus einer mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Scheibe 100 besteht, die einen Nocken 101 aufweist. Dieser Nocken wird bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle an einem induktiven Aufnehmer 102 vorbeigeführt, in dem ein Signal induziert wird. Dieses induzierte Signal wird dann gewöhnlich durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schmitt-Trigger weiterverarbeitet, um dem Signal definierte Anstiegsund Abfallflanken zu geben. Weiterhin kann diese Zündsteuerungsvorrichtung 10 noch Vorrichtungen zur Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit der Parameter der Brennkraftmaschine enthalten, die an sich in vielfacher Weise bekannt und in der Zeichnung ebenfalls nicht näher dargestellt sind. Eine Klemme 13, die mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung verbunden ist, ist über die Reihenschaltung der Primärwicklung 14 einer Zündspule 15 und der Schaltstrecke des Transistorschalters 12 mit Masse verbunden. Die Sekundärwicklung 16 der Zündspule 15

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ist an eine Zündstrecke 17 angeschlossen, die bei einer Brennkraftmaschine als Zündkerze ausgebildet ist Eine Elektrode der Zündstrecke 17 ist an Masse angeschlossen. Parallel zur Zündstrecke 17 ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus zwei Kondensatoren 18,19 besteht Der Kondensator 18 muß hochspannungsfest sein und kann im Bereich einiger pF liegen. Dieser Kondensator 18 kann vorteilhaft dadurch gebildet sein, daß ein Stück des Zündkabels mit einer metallischen Ummantelung versehen ist die mit dem zweiten Kondensator 19 verbunden ist Statt des kapazitiven Spannungsteilers kann natürlich auch ein ohmscher oder ein sonstiger Spannungsteiler Verwendung finden. Der Verknüpfungspunkt der beiden Kondensatoren 18, 19 ist über einen Widerstand 20 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers verbunden, der als Schwellwertstufe 21 eingesetzt ist Ein weiterer Spannungsteiler, der aus zwei Widerständen 22, 23 besteht, ist zwischen Masse und einer Anschlußklemme

24 geschaltet, an der der positive Pol einer vorzugsweise stabilisierten Spannungsquelle angeschlossen ist Der Widerstand 23 ist als verstellbarer Widerstand ausgebildet Der Verknüpfungspunkt zwischen den beiden Widerständen 22,23 ist über einen weiteren Widerstand

25 an den nichtinvertierenden Eingang des Operations-Verstärkers (Schwellwertstufe 21) angeschlossen, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 11 verbunden ist

Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltungsanordnung besteht darin, daß durch den Spannungsteiler 18, 19 die sekundärseitige Spannung der Zündspule 15 stark herabgesetzt wird. Diese stark herabgesetzte Spannung, die am Kondensator 19 anliegt, wird der Schwellwertstufe 21 zugeführt Der Schwellwert der Schwellwertstufe kann durch den verstellbaren Widerstand 23 eingestellt werden. Liegt die Spannung am Kondensator 19 unterhalb des eingestellten Schwellwerts, d. h. die sekundärseitige Spannung der Zündspule 15 unterhalb eines festgelegten Werts, so liegt am Ausgang der Schwellwertstufe 21 ein Signal an, so daß das UND-Gatter 11 Signale der Zündsteuerungsvorrichtung 10 passieren läßt. Überschreitet die sekundärseitige Spannung der Zündspule 16 den festgelegten Wert, so wird der Schwellwert der Schwellwertstufe 21 überschritten und das Signal am Ausgang verschwindet, so daß das UND-Gatter 11 sperrt Diese Spannung des UND-Gatters 11 bewirkt ein Sperren des Transistorschalters 12, so daß ein weiterer Anstieg der Spannung an der Zündspule 15 verhindert wird.

Die beschriebene Vorrichtung findet insbesondere bei Zündanlagen Verwendung, bei denen die Zündspule 15 als Durchflußwandler geschaltet ist. Beim Durchflußwandler steigt während des primärseitigen Stromflusses die Sekundärspannung stetig an, bis eine Sättigung eintritt Während dieses Ansteigens der sekundärseitigen Spannung erfolgt die Zündung an der Zündstrecke 17, wenn die Spannung an einem ganz bestimmten Punkt dafür ausreicht Die sekundärseitige Spannung bricht im Zündzeitpunkt zusammen. Findet eine Zündung nicht statt z. B. wegen eines der eingangs genannten Gründe, so steigt die sekundärseitige Spannung weiter an, bis die Stätigung erreicht oder bis der primärseitige Stromfluß unterbrochen wird. Dieses weitere Ansteigen der sekundärseitigen Zündspannung kann bei Verwendung der beschriebenen Anordnung jedoch nur noch bis zu dem Punkt erfolgen, an dem der Schwellwert der Schwellwertstufe 21 erreicht ist Zu diesem Zeitpunkt sperrt der Transistorschalter 12, und der primärseitige Stromfluß durch die Zündspule 15 ist unterbrochen.

Ein weiteres Ansteigen der sekundärseitigen Spannung ist jetzt nicht mehr möglich. Da der Schwellwert der Schwellwertstufe 21 so bemessen ist daß die sekundärseitige Spannung an der Zündspule 15 über den Wert ansteigen kann, der auch bei ungünstigen Verhältnissen noch eine Zündung erlaubt, tritt im Normalfall, d. h. bei Nichtvorliegen einer Störung, die Vorrichtung zur Zündspannungsbegrenzung nicht in Tätigkeit

Bei Anlagen, die mit variabler Zeitsteuerung arbeiten, insbesondere bei FunkenbandzUndanlagen, bietet sich eine Vorrichtung zur Zündspannungsbegrenzung vorteilhaft an, da bei geeigneter Dimensionierung bei solchen Funkenbandzündanlagen eine Spannungsaufstockung auf der Sekundärseite der Zündspule auftreten kann. In diesem Falle wäre in der Zündsteuerungsvorrichtung 10 noch ein Frequenzgenerator vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündanlage mit einer Vorrichtung zur Zündspannungsbegrenzung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Zündspule, deren Sekundärwicklung mit einer Zündstrecke verbunden ist und deren Primärwicklung von einem elektrischen Schalter steuerbar ist, und mit einer Zündsteuerungsvorrichtung, die mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsmeßvorrichtung in den Sekundärkreis der Zündspule (15) geschaltet ist und daß die Spannungsmeßvorrichtung über eine Schwellwertstufe (21) mit einem Schaltelement (11) zur Sperrung des elektrischen Schalters (12) bei Erreichen des Schwellwerts der Schwellwertstufe (21) verbunden ist

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsmeßvorrichtung ein Spannungsteiler parallel zur Zündstrecke (17) geschaltet ist

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler ein kapazitiver Spannungsteiler ist

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (18) des Spannungsteilers ein Stück des Zündkabels ist

5. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Eingang der Schwellwertstufe (21) ein Spannungsteiler zur Einstellung des Schwellwerts vorgesehen ist.

6. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement ein logisches Gatter vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (12) und dessen Eingänge einmal mit dem Ausgang der Schwellwertstufe (21) und einmal mit der Zündsteuerungsvorrichtung (10) verbunden sind.

7. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das logische Gatter ein UND-Gatter ^o (11) ist und daß am Ausgang der Schwellwertstufe (21) unterhalb des Schwellwerts ein Signal anliegt.