DE2648517C2

DE2648517C2 - Überwachungsschaltung für eine zu einer Brennkraftmaschine gehörende Zündeinrichtung

Info

Publication number: DE2648517C2
Application number: DE2648517A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7000 Stuttgart Krauß; Walter 7015 Korntal Ruf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1986-01-16
Also published as: JPS5354623A; DE2648517A1; JPS6146662B2; US4181113A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsschaltung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist (nach der DE-OS 23 54 192) bereits eine Überwachungsschaltung dieser Art bekannt, bei welcher der Überwachungsschalikreis dafür sorgt, daß die Zündeinrichtung auch bei stark verschmutztem Unterbrecherschalter ungestört weiter arbeitet und ein den über die Primärwicklung der Zündspule geführten Strom ein- und ausschaltender Transistor durch Überspannungen, die bei Unterbrechung der Zündspannungszuleitung entstehen können, keinen Schaden erleidet. Diese Zündeinrichtung iit aber nicht dagegen geschützt, daß Fehl-Überschläge zwischen den Zündspannungszuleitungen untereinander bzw. zwischen einer Zündsparsnungszuleitung und Masse auftreten, wenn der Abstand der zur Zündkerze gehörenden Elektroden (vornehmlich durch Abbrand) einen entsprechend großei. Wert erreicht hat.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Überwachungsschaltung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen und dabei Fehlüberschläge zwischen den Zündspannungszuleitungen untereinander bzw. zwischen einer Zündspannungszuleitung und Masse zu vermeiden, wenn sich der Abstand der zu der Zündkerze gehörenden Elektroden vergrößert hat.

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

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisierung der Erfindung angegeben.

Es ist zwar (nach der DF.-OS 22 43 294) auch schon eine Zündeinrichtung bekannt, bei der man derart auf die Erzeugung des Hochspannungsstoßes einwirkt, daß

:>5 ein in Serie zur Primärwicklung der Zündspule liegender Vorwiderstand kurz geschlossen wird, was aber lediglich zur Begrenzung des Stromes im Stromkreis der Primärwicklung dient und nicht zum Schutz gegen Fehlüberschläge im Sekundärkreis der Zündspule Anwen-

b0 dung findet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die schaltungsmäßig dargestellte Zündeinrichtung ist

t>3 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine bestimmt, die zu einem ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeug gehören soll. Diese Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie

des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol eine über einen Betriebsschalter 2 verlaufende Versorgungsverbindung 3 und von dem Minuspol eine Masseverbindung 4 aus. Von der Versorgungsverbindung 3 geht ein Schaltungszweig aus, der zunächst über die Primärwicklung 5 eines Zündübertragers (Zündspule) 6, danach über einen Begrenzungswiderstand 7 und schließlich über die Parallelschaltung eines Unterbrecherschalters 8 und eines Entstörkondensators 8' zur Masseverbindung 4 führt Die zu dem Zündübertrager 6 gehörende Sekundärwicklung 9 ist an eine einseitig an der Masseverbindung 4 liegende Zündkerze 10 angeschlossen. Das der Versorgungsverbindung 3 abgewandte Wicklungsende der Primärwicklung 5 ist Ausgangspunkt für einen Überwachungsschaltkreis 11, der über einen ersten Spannungsteilerwiderstand 12, dann über einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 13 und danach über einen dritten Spannun^steilerwiderstand Kl zur Masseverbindung 4 führt und der sich außerdem von einem zwischen dem ersten Spannungsteilerwiderstand 12 und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand 13 liegenden Abgriff 15 über die B?.-«is-Emitter-Strecke eines ersten Steuertransistors 16 ebenfalls zur Masseverbindung 4 hin verzweigt. Diese Verzweigung verläuft — ausgehend von dem Abgriff 15 — zunächst über ein elektrisches Überwachungsschaltglied 17 mit festgelegter Durchbruchsspannung, danach über eine vom Strom in der Primärwicklung 5 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 18 und schließlich über die Basis-Emitter-Strecke des ersten Steuertransistors 16 zur Masseverbindung 4. Das Überwachungsglied 17 ist im bevorzugten Fall eine Zenerdiode 19. Um die Basis-Emitter-Strecke des ersten Steuertransistors 16 in Sperrichtung gegen Überspannungen zu schützen, ist ihr eine Diode 20 parallel geschaltet, deren Kathode der Basis zugewandt ist Der erste Steuertransistor 16 ist Bestandteil eines Impulsformers P, der im vorliegenden Fall ein monostabiler Multivibrator ist und einen zweiten Steuertransistor 21 aufweist. Der erste Steuertransistor 16 lie^t mit seinem Emitter an der Masseverbindung 4, mit seiner Basis an der Kathode der Diode 18 sowie über einen Rückkopplungswiderstand 22 an dem Kollektor des zweiten Steuertransistors 21 und mit seinem Kollektor über einen Widerstand 23 an der Versorgungsverbindung 3. Der zwf ite Steuertransistor 21 liegt mit seinem Emitter an der Massev:rbindung 4. mit seinp.n Kollektor über einen Widerstand 24 an der Versorgungsverbindung 3 und mit seiner Basis über einen Kondensator 25 an dem Kollektor des ersten Steuertransistors 16 sowie ül/or einen Widerstand 26 an der Versorgungsverbindung 3. An dem Kollektor des zweiten Steue-transistors 21, der den Ausgang des Impulsformers P bildet, werden Rechteckimpulse zur Steuerung eines elektrisch steuerbaren Schalters 27 bzw. 28 zur Verfügung gestellt. Der elektrisch steuerbare Schalter 27 ist im vorliegenden Fall ein als Schließer wirkender Schaltkontakt a 1 eines Relais A. Ebenso ist im vorliegenden Fall der elektrisch steuerbare Schalter 28 ein als Schließer wirkender Schaltkontakt a 2, der ebenfalls zu dem Relais A gehört. Das Relais A liegt mit seiner Erregungswicklung a in einem Schaltungszweig, der von der Versorgungsverbindung 3 zu dem Kollektor eines Transistors 29 führt und sich von dem Emitter dieses Transistors 29 zu der Masseverbindung 4 fortsetzt. Der Transistor 29 ist an seiner Basis mit dem Kollektor des zweiten Steuertransistors 21, d. h. also mit dem Ausgang des Impulsformers P. · rrbunden. Im Nebenschluß der zu dem Relais A gehörenden Erregerwicklung a ist eine Freilaufdiode 30 angeordnet. Der Schalter 27 liegt im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 29, wogegen der Schalter 28 im Nebenschluß des Begrenzungswiderstandes 7 liegt Zwischen dem zweiten Spannungsteilerwiderstand 13 und dem dritten Spannungsteilerwiderstand 14 ist ein weiterer Abgriff 31 vorgesehen, von dem sich der Überwachungsschaltkreis 11 ebenfalls verzweigt. Diese Verzweigung führt über ein elektrisches Überwachungsglied 32 mit festgelegter Durchbruchsspannung zu der Anode einer Diode 33, um sich von deren Kathode zu dem Eingang eines Impulsformers Pl fortzusetzen. Der Impulsformer PX hat schaltungsmäßig den gleichen Aufbau wie der Impulsformer P, weshalb er nicht noch einmal im einzelnen dargestellt ist. Das Überwachungsglied 32 ist im bevorzugten Fall ebenfalls eine Zenerdiode 34. Die Spannungswerte, bei denen die Überwachungsglieder 17,32 durchbrechen, sind jedoch verschieden gewählt. Im vorliegenden Fall ist die Verschiedenartigkeit hinsichtlich des Durchbruches dadurch realisiert, daß die Überwachungsglieder t7, 32 bei dem gleichen Spannungswert durchbrechen, aber an verschiedene Potentialstufen des Spannungsteilers 12,13,14 angeschlossen sind. Der Impulsformer Pl ist an seinem Ausgang mit der Basis eines Transistors 35 verbunden, dessen Emitter an der Masstverbindung 4 liegt und dessen Kollektor Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig ist. der über die Erregerwicklung b eines Relais B zur Versorgungsverbindung 3 führt. Im Nebenschluß der zu dem Relais B

jo gehörenden Erregerwicklung b ist eine Freilaufdiode 36 vorgesehen. Ein elektrisch steuerbarer Schalter 37, der als Schließer wirkt und im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 35 liegt, wird durch den zu dem Relais B gehörenden Schaltkontakt b 1 ge-

j5 bildet. Ein elektrisch steuerbarer Schalter 38, der ebenfalls als Schließer wirkt und mit einem Signalhorn 39 eine zwischen der Versorgungsverbindung 3 und der Masseverbindung 4 liegende Serienschiltung bildet, wird durch den zu dem Relais B gehörenden Schaltkontakt b 2 gebildet. Ein elektrisch steuerbarer Schalter 40, der als Öffner wirkt und so in die Versorgungsverbindung 3 eingeführt ist, daß nur der über die Primärwicklung 5 fließende Strom abgeschaltet werden kann, wird durch einen zu dem Relais B gehörenden Schaltkontakt b 3 gebildet.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit. Ist der Unterbrecherschalter 8 gerade geschlossen, so wird die Primärwicklung 5 vom Strom durchflossen und somit in dem Zündübertrager 6 Energie für den Zündvorgang gespeichert. Wird im Zündzeitpunkt der Unterbrecherschalter 8 infolge der an sich bekannten Nockenbetätigung geöffnet, so wird der Stromfluß in der Primärwicklung 5 unterbrochen und dabei von der Primärwicklung 5 in der Sekundärwicklung 9 ein Hochspannungsstoß induziert, der an der Zündkerze 10 einen elektrischen Überschlag (Zündfunke) her orruft. Nach längerer Betriebsdauer

bo wird sich in der Zündkerze 10 infolge Abbrandes der Elektrodenabstand vergrößert. Mit Vergrößerung dieses Elektrodenabstandes wächst auch derjenige Spannungswert an. bei dem die elektrische Entladung an der Zündkerze 10 eingeleitet wird. Demzufolge nimmt der

b5 Hochspannungsstoii an der Sekundärwicklung 9 und somit auch der Wert der Induktionsspannung an der Primärwicklung 5 dem Betrag nach immer mehr zu. Ein unbegrenztes Anwachsen dieser Spannungen wird nun

dadurch vermieden, daß die zwischen dem Abgriff 15 und der Masseverbindung 4 liegende Spannung schließlich an dem Überwachungsglicd 19 einen Spannungsdurclibruch hervorruft, woraufhin Strom über die Basis-Emitter-Strecke des ersten Steuertransistors 16 fließt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den leitenden Zustand gebracht wird. In Abhängigkeit davon wird die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Steuertransistors 21 in den stromsperrenden und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 29 in den stromdurchlassenden Zustand gesteuert. Das hat zur ^colge. daß die Erregerwicklung a des Relais A Strom erhal: und die durch die Schaltkontakte a I, a 2 gebildeten Schalter 27, 28 geschlossen werden. Der durch den Schaltkontakt a I gebildete Schalter 27 bewirkt, daß das Relais A weiterhin erregt und somit der soeben erwähnte Schalter 27 sowie auch der durch den Schaltkontakt a 2 gebildete

stand bleibt somit auch dann aufrechterhalten, wenn der von dem Impulsformer P zur Verfügung gestellte Rechteckimpuls abgeklungen ist, d. h. also, der erste Ste'jcrtransistor 16 an seiner Emitter-Kollektor-Strccke wieder nichtleitend, der zweite Steuertransistor 21 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke wieder leitend und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 29 ebenfalls wieder nichtleitend geworden ist. Das Schließen des durch den Schaltkontakt α 2 gebildeten Schalters 28 bewirkt ein Kurzschließen des Begrenzungswiderstandes 7. Geht man von einer bestimmten Schließdauer des U:iterbrecherschalters 8 aus, so wird jetzt bei kurzgeschlossenem Begrenzungswiderstand 7 der Strom in der Primärwicklung 5 einen höheren Wert und somit auch die in dem Zündübertrager 6 gespeicherte Energie einen höheren Betrag erreichen, so daß der nunmehr von der Sekundärwicklung 9 zur Verfügung gestellte Hoch- J5 spannungsstoß auch bei weiterer Vergrößerung des Elektrodenabstandes in der Zündkerze 10 mit Sicherheit einen elektrischen Überschlag hervorrufen wird. Schließlich können die Spannungen an der Primärwicklung 5 sowie auch an der Sekundärwicklung 9 nicht beliebig hoch anwachsen, weil sonst der zur Vermeidung von elektrischen Fehlüberschlägen in dem Zündübertrager 6 und an der von der Sekundärwicklung 9 zur Zündkerze 10 führenden Verbindung notwendige Isolationsaufwand nicht mehr vertretbar wäre. Man läßt daher bei einem bestimmten Spannungswert das Überwachungsglied 32 durchbrechen. Es wird dann der Impulsformer P2 angesteuert, der mit seinem Rechteckimpuls die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 35 in den leitenden Zusrsnd steuert und somit einen Stromfluß über die Erregerwicklung b des Relais B bewirkt. Nunmehr bewirkt der den Schalter 37 bildende Schaltkontakt b 1, der sich jetzt im geschlossenen Zustand befindet, daß die Erregung des Relais B auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn der Rechteckimpuls des Impulsformers P1 abgeklungen ist Der den Schalter 38 bildende Schaltkontakt b 2, der jetzt ebenfalls geschlossen ist, läßt das Signalhorn 39 ertönen, woraus ohne eine komplizierte Fehlersuche zu erkennen ist, daß sich die Zündkerze 10 in einem schlechten Zustand befindet. Der den Schalter 40 bildende Schaltkontakt 63, der jetzt geöffnet ist, soll die Fortsetzung des Betriebes der Zündeinrichtung bei einem solchen schlechten Zustand der Zündkerze 10 verhindern und gleichzeitig dazu zwingen, daß die verbrauchte Zündkerze gegen eine neue Zündkerze ausgetauscht wird.

Im beschriebenen Beispielsfaii haben die Überwachungsglieder 17, 32 gleiche Durchbruchswerte, dafür aber Abgriffe 15, 31 an verschiedenen Potentialstufen des Spannungsteilers 12, 13, 14. Es ist aber durchaus auch möglich. Überwachungsglieder zu verwenden, die verschiedene Durchbruchswerte haben, dafür aber gemeinsam an einem einzigen Abgriff des Spannungsteilers liegen. Des weiteren kann der Abgriff auch der Schleifer eines regelbaren Widerstandes sein, wodurch eine genaue Einstellung und gegebenenfalls auch eine notwendige Nachregelung möglich wird.

Außerdem ist im beschriebenen Beispielsfall als Impulsformer P bzw. P\ ein monostabiler Multivibrator gewählt. Anstelle des monostabilen Multivibrators ist aber auch ein nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitender Schwellwertschalter verwendbar.

Selbstverständlich kann die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 21. des Transistors 29, des Transistors 35 und auch die Basis-Emitter-Strecke derjenigen Transistoren, die ZU dem symholisrh dargestellten Impulsformer P 1 gehören, in derselben Weise geschützt sein, wie das bei der Basis-Emitter-Strecke des ersten Steuertransistors 16 mit Hilfe der Diode 20 geschieht. Die Relais A. B sollten zweckmäßig als Verzögerungsrelais ausgeführt sein, damit bei einzelnen Zündaussetzern noch keine Schaltvorgänge ausgelöst werden.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können selbstverständlich auch bei einer Zündeinrichtung Anwendung finden, die anstatt nur einer einzigen Zündkerze mehrere Zündkerzen aufweist, die dann in an sich bekannter Weise durch einen Zündverteiler in festgelegter Reihenfolge an die Sekundärwicklung 9 anschließbar sind.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überwachungsschaltung für eine zu einer Brennkraftmaschine gehörende Zündeinrichtung mit einem eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung aufweisenden Zündübertrager, in dem beim Zündvorgang von der Primärwicklung ein Hochspannungsstoß in der durch eine Zündkerze elektrisch belasteten Sekundärwicklung induziert wird, wobei zur Überwachung die an der Primärwicklung auftretende Spannung an einem Überwachungsschaltkreis wirksam ist. der mindestens ein elektrisches Überwachungsglied mit festgelegter Durchbruchsspannung enthält und über die Basis-Emitter-Strecke eines Steuertransistors verläuft, mit dessen Hilfe Betriebszustände verändert werden, die sich auf die Erzeugung des Hochspannungsstoßes auswirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuert;ansistor(16) an der laufenden Auslösung der Zündvorgäfige unbeteiligt ist und bei Durchbruch des Überwachungsgliedes (19 bzw. 32) zur Erzeugung eines Schaltimpulses Verwendung findet, daß ferner die Durchbruchsspannung des Überwachungsgliedes (19 bzw. 32) davon abhängig ist, daß sich der Elektrodenabstand an der die Sekundärwicklung (9) belastenden Zündkerze (10) (vornehmlich durch Abbrand) auf einen bestimmten Wert vergrößert hat, und daß schließlich mit Hilfe des Schaltimpulses diese Abstandsvergrößerung signalisiert und/oder di'-ch Erhöhen des Hochspannungsstoßes kompensiert wird.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungsglied (17 bzw. 32) eine Zenerdiode (j9 bzw. 34) Verwendung finde!, die von dem in der Primärwicklung (5) fließenden Strom in Sperrichtung beansprucht wird.

3. Überwachungsschaltung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltimpuls wenigstens nahezu Rechteckform hat.

4. Überwachungsschaltung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (16·) Bestandteil eines Impulsformers(Pbzw. Pi) ist.

5. Überwachungsschaltung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß sich mit Hilfe des Steuertransistors (16) mindestens ein elektrisch steuerbarer Schalter (28 bzw. 38 bzw. 40) umsteuern läßt.

6. Überwachungsschalter nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch steuerbare Schalter (28 bzw. 38 bzw. 40) hinsichtlich seiner Schaltfunktion ein Schließer ist.

7. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß der als Schließer wirkende elektrisch steuerbare Schalter (28) im Nebenschluß eines in Serie zur Primärwicklung (5) geschalteten Begrenzungswiderstandes (7) liegt.

8. Überwachungsschaltung nach Anspruch 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß der als Schließer wirkende elektrisch steuerbare Schalter (38) zum Einschalten eines Signalgebers (39) Verwendung findet.

9. Überwachungsschaltung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch steuerbare Schalter (40) hinsichtlich seiner Schaltfunktion ein Öffner ist.

10. Überwachungsschaltung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der als Öffner wirkende elektrisch steuerbare Schalter (40) zum Abschalten des Stromes in der Primärwicklung (5) Verwendung findet.

11. Überwachungsschaltung nach einem der An-Sprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch steuerbare Schalter (28 bzw. 38 bzw. 40) durch Schaltkontakte (a 2 bzw. b 2 bzw. b 3) eines Relais (A bzw. B) gebildet wird.

12. Überwachungbschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (A bzw. B) mit

Hilfe des Durchbruches an dem Überwachungsglied (17 bzw. 32) erregbar und durch Abschalten der Speisespannung entregbar ist.

13. Überwachungsschaltung nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsschaltkreis (11) über mehrere Überwachungsglieder (17,32) mit bei verschiedenen Spannungswerten liegendem Durchbruch verzweigt ist.