DE2654413C2

DE2654413C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2654413C2
Application number: DE2654413A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Roth; Gerhard Dipl.-Ing. 7064 Remshalden Söhner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1985-10-31
Also published as: ES464649A1; DE2654413A1; AU3054877A; JPS5368333A; US4167170A; BR7707986A; AU507164B2

Description

de Parallelschaltung eines Kondensators 10 und einer von der Gleichstromquelle- 1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 11. Der Endtransistor 9 ist mit einem weiteren (npn-) Transistor 12 nach Art einer Darlington-Schaltung verbunden, daß heißt, diese Transistören 9, 12 sind an ihrem Kollektor miteinander verbunden und je an der Basis-Emitter-Strecke mit einem von zwei Nebenschlußwiderständen 13, 14 versehen, wobei außerdem noch die Basis des Endtransistors 9 an dem Emitter d?E weiteren Transistors 12 liegt Die Basis des weiteren Transistors 12 soll einen ersten Schaltungspunkt A bilden. Von der zwischen der Primärwicklung 7 und der Emitter-Kollektor-Sirecke des Endtransistors 9 liegenden Verbindung geht ein Schaltungszweig aus, der zunächst über die zur Zündspule 8 gehö- rende Sekundärwicklung 15 führt und sich danach über eine Zündkerze 16 zur Masseverbindung 5 fortsetzt. Die sich nach der Diode 6 fortsetzende Versorgungsverbindung 3 ist Ausgangspunkt 4 für einen Versorgungszweig, der einen Vorwiderstand 17 enthält und zu einem zweiten Schaltungspunkt B führt Der zweite Schaltungspunkt B, der infolge der Wirkung einer anodenseitig an der Masseverbindung 5 liegenden Zenirdiode 18 stabilisiertes Potential aufweist, ist über einen Pufferkondensator 19 an die Masseverbindung 5 angeschlossen. Von dem zweiten Schaltungspunkt B setzt sich ein Versorgungszweig fort, der einen Widerstand 20 enthält und zu dem Eingang C eines Schwellwertschalters 21 führt Von dem Eingang Cführt ein Schaltungszweig zur Masseverbindung 5 und zwar zunächst über eine von der Gleichstromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 22, danach über einen Widerstand 23 und schließlich über eine Geberwicklung 24. Die Geberwicklung 24 ist Bestandteil eines mit gestricheltem Linienzug angedeuteten Signalgebers 25, der mit einem nicht dargestellten rotierenden Teil der Brennkraftmaschine gekuppelt ist und nach Art eines Wechselstromgenerators arbeitet Es wird somit während des Betriebes von dem Signalgeber 24 eine wenigstens annähernd sinusförmige Wechselspannung zur Verfügung gestellt, von der die negative Halbwelle in Richtung des Pfeiles U1 und die positive Halbwelle in Richtung des Pfeiles U 2 wirken soll. Der Eingang C des Schwellwertschalters liegt über die Parallelschaltung einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Diode 26, eines Widerstandes 27 und eines zur Ableitung von Störin.'pulsen dienenden Kondensators 28 an der Masseverbindung 5. Der Eingang C des Schwellwertschalters 21 wird durch den Basisanschluß eines zu dem Schwellwertschalter 21 gehörenden (npn-) Eingangstransistors 29 gebildet Zu dem Schwellwertschalter 21, der nach Art eines Schmitt-Triggers arbeiten soll, gehört außerdem ein Ausgangstransistor 31, der mit seinem Kollektoranschluß den Ausgang D des Schwellwertschalters 21 bildet. Beide Transistoren 29, 31 sind mit ihrem Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 32 an die Masseverbindung 5 angeschlossen. Die Basis des Ausgangstransistors 31 ist an den Kollektor des Eingangstransistors 29 angeschlossen. Von dem Kollektor des Eingangstransistors 29 geht außerdem ein Versorgungszweig aus, der einen Widerstand 33 enthält und zu dem zweiten Schaltungspunkt B führt. Ebenso geht von dem Kollektor des Ausgangstransistors 31 ein Versorgungszweig aus, der über einen Widerstand 34 zu dem zweiten Schaltungspunkt B führt. Der Ausgang D des Schwellwertschalters steht mit der Basis eines (npn-) Steuertransistors 36 in Verbindung und zwar über einen Steuerkondensator 38. Die außerdem über einen zur Ableitung von Störimpulsen dienenden Kondensator 39 an der Masseverbindung 5 liegende Basis des Steu.ertransistors 36 ist noch Ausgangspunkt für einen Versorgungszweig, der über einen Widerstand 40 zum zweiten Schaltungspunkt B führt Im vorliegenden Fall bildet der Steuertransistor 36 mit einem (npn-) Zwischentransistor 41 ebenfalls einen nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitenden Schwellwertschalter 42. Der Steuertransistor 36 ist mit seinem Kollektor über mindestens eine von der Gleichstromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 43 an die Basis des Zwischentransistors 41 und über einen Widerstand 44 an die nach der Diode 6 sich fortsetzende Versorgungsverbindung 3 angeschlossen. Der Emitter des Steuertransistors 36 ist an die Anode einer Diode 45 angeschlossen, deren Kathode an dem Emitter des Zwischentransistors 41 und über einen Widerstand 46 an der Masseverbindung 5 liegt. Der Zwischentransistor 41 ist noch mit seiner Basis über einen Widerstand 47 an die Masseverbindung 5 und mit seinem Kollektor über einen Widerstand 48 an die Versorgungsverbindung 3 angeschlossen.

Von dem Kollektor des Endtrareistors 9 geht ein Steuerzweig 49 aus, der über wenigstens einen relativ hochohmigen Widerstand 50 zum Kollektor des Zwischentransistors 41 führt und sich von dort zu dem ersten Schaltungspunkt A fortsetzt

Der Jen Vorwiderstand 17 enthaltende Versorgungszweig ist über einen Zusatzwiderstand 51 und vorzugsweise eine in Serie dazu liegende, von der Gleichstromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 52 an die Versorgungsverbindung 3 angeschlossen. Die Zenerdiode 18 liegt mit ihrer Kathode an der zwischen dem Vorwiderstand 17 und dem Zusatzwiderstand 51 vorhandenen Verbindung. Vor der Diode 6 geht von der Versorgungsverbindung 3 noch ein Schaltungszweig aus, der über die Serienschaltung eines Widerstandes 53 und einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Diode 54 zur Masseverbindung 5 führt. Schließlich ist zwischen der Versorgungsverbindung 3 und der Masseverbindung 5 noch ein Zusatzkondensator 55 angeordnet.

Pie soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Anlage funktionsbereit Wird gerade an der Geberwicklung 24 des Signalgebers 25 eine in Richiung des Pfeiles i/2 wirkende positive Spannungshalbwelle zur Verfügung gestellt, so ist das infolge der Dioden 22, 26 ohne Einfluß auf die Basis des Eingangstransistors 29. In diesem Fall wird somit über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors 29 ein Steuerstrom geführt, der über die Schaltungselemente 2,6,52,61,17,20 sowie 32 verläuft und die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 29 in den leitenden Zustand steuert, während sich aohängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 in dem nichtleitenden Zustand befindet Demzufolge fließt über die Basis-Emitter-Strekke des Steuertransistors 36 ebenfalls ein Steuerstrom, der über die Schaltungselemente 2, 6, 52, 51, 17, 40, 45 sowie 46 verlauf und die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 36 in den leitenden Zustand steuert. Dabei verzweigt sich ein Teilstrom über den Widerstand 34 und den Steuerkondensator 3R, so daß sich dieser Kondensator 38 auf einen bestimmten Energiebetrag auflädt.

Wenn sich die En«;»ter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 36 in dem leitenden Zustand befindet, wird die Basis-Emitter-Strecke des Zwischentransistors 41

überbrückt, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend ist. Infolge eines Stromflusses über die Schaltungselemente 2,6,48,14, sowie 13, entstehen an den Nebenschlußwiderständen 13,14 Spannungsabfälle, durch die sowohl die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 als auch die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 in den leitenden Zustand gesteuert werden. Die Primärwicklung 7 der Zündspule 8 wird daher jetzt von der Gleichstromquelle 1 mit Strom versorgt.

Tritt nun in der Geberwicklung 24 des Signalgebers 25 die in Richtung des Pfeiles U1 wirkende negative Spannungshalbwelle auf, so fließt über die Parallelschaltung der Diode 26 und des Widerstandes 27 Strom, der über die Diode 22 sowie den Widerstand 23 zur Geberwicklung 24 zurückgeführt wird und schließlich einen Steuerstromfluß zur Basis des Eingangstransistors 29 unterbindet. Es fließt dann Steuerstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 31, der über die Schaltungselemente 2, 6, 52, Si, 17, 33 sowie si verläuft und die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 31 leitend macht. Es setzt eine Umladung des Steuerkondensators 38 ein und zwar über den Widerstand 39, die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransist'.rs 31 und den Widerstand 32. Das Potential an der Basis des Steuertransistors 36 verschiebt sich dabei soweit in negativer Richtung, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den nichtleitenden Zustand übergeht. Durch die gewählte galvanische Kopplung zwischen dem Steuertransistor 36 und dem Zwischentransistor 41 wird die Emitter-Kollektor-Strecke bei dem letzteren Transistor 41 schlagartig leitend und zwar infolge des an seiner Basis-Emitter-Strecke verstärkt einsetzenden, über die Schaltungselemente 2, 6, 44, 43 sowie 46 geführten Steuerstromes. Abhängig davon verschwinden momentan die Spannungsabfälle an den Nebenschlußwiderständen 13, 14, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors J 2 und diejenige des Endtransistors 9 sehr rasch in den nichtleitenden Schaltzustand übergehen. Durch die dabei stattfindende Unterbrechung des über die Primärwicklung 7 geführten Stromflusses wird in der Sekundärwicklung 15 ein Hochspannungsstoß und damit an der Zündkerze 16 ein elektrischer Überschlag (Zündfunke) erzeugt

Nach einer bestimmten Zeitspanne ist die Entladung des Steuerkondensators 38 soweit fortgeschritten, daß am Steuertransistor 36 infolge des an der Basis wieder in positiver Richtung ansteigenden Potentials die Emitter-Kollektor-Strecke erneut in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dadurch gelangt wieder die Emitter-Koliektor-Strecke des Zwischentransistors 41 in den nichtleitenden Zustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 sowie die Emitter-Koliektor-Strecke des Endtransistors 9 in den leitenden Zustand. Der StromfluB durch die Primärwicklung 6 und somit die Energiespeicherung in der Zündspule 7 kann bereits wieder beginnen, noch bevor der Signalgeber 24 mit seiner abklingenden negativen Spannungshalbwelle i/l den Schwellwertschalter 21 umgesteuert hat, daß heißt, bevor die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 29 leitend und die Emitter-KoIIektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 nichtleitend geworden ist Findet dann diese Umsteuerung statt, so wird der Steuerkondensator 38 wieder über die Schaltungselemente 2, S, 52, 51, 17, 34, 36, 45 sowie 46 aufgeladen, so daß im Zündzeitpunkt der soeben beschriebene Funktionsabiauf erneut beginnen kann.

Die zwischen Emitter des Steuertransistors 36 und Widerstand 46 liegende Diode 45 schützt die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors 36 gegen Überspannung, wenn der Steuerkondensator 38 über die Emitter- Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 entladen wird. Die Diode 43 ist vorgesehen, um an dem durch den Steuertransistor 36 sowie den Zwischentransistor 41 gebildeten Schwellwertschalter 42 ein definiertes Schalt- verhalten sicherzustellen und eine störende Temperaturbecinflussung zu vermeiden.

Wird nun während des Zeitabschnittes, in dem Zündenergie in der Zündspule 8 gespeichert wird, daß heißt also, indem die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtran sistors 9 sowie die Emitter-Kollektor-Strecke des weite ren Transistors 12 leitend, dagegen die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 41 nichtleitend ist, der Betriebsschalter 2 geöffnet, so findet ebenfalls eine Unterbrechung des Stromflusses in der Primärwicklung 7 statt. Diese Unterbrechung des Siromfiusses in der Primärwicklung 7 würde ebenfalls einen Zündspannungsstoß in der Sekundärwicklung 15 und somit einen Zündfunken an der Zündkerze 16 erzeugen, wenn keine Vorkehrungen getroffen wären. Bei der vorliegenden Zündanlage setzt jedoch bei dieser Unterbrechung des Stromflusses in der Primärwicklung 7 ein Induktionsstromfluß über den Widerstand 50, die Nebenschlußwiderstände 13,14, die Diode 54, den Widerstand 53 und die Diode <j ein, so daß die an den Nebenschlußwider ständen 13,14 entstehenden Spannungsabfälle die Emit ter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 und die Emitter-Kollektor-Strecke des weueren Transistors 12 leitend steuern und in der Sekundärwicklung 15 kein einen Zündfunken an der Zündkerze 16 hervorrufender Zündspannungsstoß entstehen kann. Durch die dabei stattfindende Entladung des Zusatzkondensators 55 wird der vorerwähnte Stromfluß noch verstärkt, so daß die Emitter- Koüsktor-Strscke des Endtransistors 9 und diejenige des weiteren Transistors 12 mit Sicherheit in diesem Fall leitenden Zustand aufweisen. Durch Anwendung des Zusatzwiderstandes 51 und Anschluß der Zenerdiode 18 an die zwischen Vorwiderstand 17 und Zusatzwiderstand 51 vorhandene Verbindung wird der Pufferkondensator 19 gegen Überspannungen ge schützt und gleichzeitig sein Ladestrom wertmäßig be grenzt. Der Pufferkondensator 19 muß dann kein Wikkelkondensator sein, sondern kann als Trocken-Elektrolyt-Kondensator (der auch unter den Handelsnamen Tantal-Kondensator bekannt ist) ausgeführt werden.

Ein solcher Kondensator kann kostengünstig mit einer relativ hohen Kapazität ausgelegt werden. Ein relativ hoher Kapazitätswert ist hier notwendig, damit nach öffnen des Betriebsschalters 2 an dem zweiten Schaltungspunkt B noch über die Dauer des Abklingens des vorerwähnten Induktionsstromflusses ein ausreichend hohes Potential zur Verfügung steht und abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 29 und diejenige des Steuertransistors 36 in den leitenden Zustand, dagegen die Emitter-Kollektor- Strecke des Ausgangstransistors 31 und diejenige des Zwischentransistors 41 in den nichtleitenden Zustand gehalten werden. Würde nämlich die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 41 während des Abflusses des Induktionsstromes in den leitenden Zustand gelangen, so würde die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 und diejenige des Endtransistors 9 momentan nichtleitend gemacht, wodurch in der Sekundärwicklung 15 noch ein für einen Zündfunken

ausreichender Hochspannungsstoß induziert werden könnte. Die Diode 52 verhindert eine Entladung des Pufferkondensators 19 über die Schaltungselemente 44, 36,45,46 bzw. 48,14,13 und 12,9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage nach Patentansprüche: dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Bei der Zündanlage nach dem Hauptpatent kann

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer es vorkommen, daß durch Offnen des Betriebsschal-Gleichstromquelle, von d«jren Pluspol eine einen Be- 5 ters bei leitender Emitter-Kolleictor-Strecke des Endtriebsschalter enthaltend!; Versorgungsverbindung transistors ein Zündfunke im falschen Zeitpunkt erzeugt unü von deren Minuspol eine Masseverbindung aus- wird und die Brennkraftmaschine Schaden erleigf.ht, außerdem mit einem Endtransistor, dessen deL

Emitter-Koilektor-Strecke abhängig von einem zu Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einerJZündan-

einem ersten Schaltungspunkt fließenden Strom lei- io lage nach dem Hauptpaient die vorerwähnte Unzulängtenden Zustand aufweist und mit der Primärwick- lichkeit zu vermeiden.

lung einer Zündspule eine zwischen der Versor- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anwen-

gungsverbindung und der Masseverbindung liegen- dung der im kennzeichnenden Teil des Hauptansprude Serienschaltung bildet, desweiteren mit einem ches genannten Maßnahmen gelöst Schwellwertschalter, der eingangsseitig mit einem 15 Es ist (nach der DE-OS 23 39 896) bereits eine Zünd-Signalgeber und ausgangüseitig mit der Basis eines anlage bekannt, in der beim Unterbrechen des Zündspu-Steuertransistors in Verbindung steht und zwar über len-Primärstromes die in der Zündspulen-Primärwickeinen Steuerkondensator, der vor jedem Zündvor- lung induzierte Spannung durch erneutes Einschalten gang einen mit wachsender Drehzahl abnehmenden des Endtransistors abgebaut wird, und zwar mit Hilfe Energiebei;ag speichert mit der Folge, daß das Ver- 20 eines Steuerzweiges, der eine Verbindung zwischen Prihältnis von Zeitdauer zu Sperrdauer des Steuertran- märwicklung der Zündspule und der Basis des Endtransistors sich mit wachsender Drehzahl der Brenn- sistors herstellt, wobei aber diese Verbindung eine Ze- -kraftmaschine vergrößert, und dessen Entladung nerdiode enthält und nur dann zum erneuten Einschalüber den Schwellwertschalter verläuft, ferner mit ei- ten des Endtransistors dient, wenn die Spannung an der nem Zwischentransistor, mit dessen Hilfe der End- 25 Emitter-Koilektor-Strecke des Endtransistors, beitransistor durch den Steisertransistor steuerbar ist, spielsweise durch eine Unterbrechung am Zündkabel, und schließlich mit einem zweiten Schaltungspunkt, einen maximal zulässigen Wert erreicht der ein durch eine anodenseitig an der Masseverbin- Schließlich wurde (in der Druckschrift des älteren Pa-

dung liegende Zenerdiode stabilisiertes Potential tentes 2542 677) auch schon eine Zündanlage vorgeaufweist, der außerdem über einen Pufferkondensa- 30 schlagen, bei der mittels eines Steuerzweiges zwischen tor an die Masseverbindung angeschlossen ist der Primärwicklung der Zündspule und Basisanschluß des ferner als Anschluß für einen von der Versorgungs- Endtransistors durch erneutes Einschalten des Endtranverbindung ausgehenden, einen Vorwiderstand ent- sistors hohe Spannungen an der Zündspulen-Primärhaltenden Versorgungstweig dient und der schließ- wicklung abgeschwächt werden, die einen unerwünschlich Ausgangspunkt für sich 2.., dem Schwellwert- 35 ten Zündfunken erzeugen können, wenn der Betriebsschalter, dem Steuerkondensator und der Basis des schalter bei leitendem Endtransistor geöffne; wird. Die Steuertransistors fortsetzende Versorgungszweige dort entnehmbaren Schaltungsanordnungen haben ist, nach Patent 22 44781, dadurch gekenn- keine Ergänzungsschaltung für den Pufferkondenzeichnet, daß der an der Primärwicklung (7) der sator und weichen auch ansonsten in ihrem Aufbau Zündspule (8) liegende Kollektor des Endtransistors 40 stark von dem Aufbau der Zündanlage nach dem (β) Ausgangspunkt für einen Steuerzweig (49) ist, der Hauptpatent ab.

über wenigstens einen Widerstand (50) zum Kollek- Darüber hinaus ergibt sich durch Anwendung der Er-

tor des Zwischentransistors (41) führt und sich von findung der besondere Vorteil, daß die Zündanlage eine dort zu dem ersten Schaltungspunkt (A) fortsetzt, relativ hohe Störunempfindlichkeit gegen einwirkende daß außerdem der nichtleitende Zustand an der 45 Störimpulse hat

Emitter-Koilektor-Strecke des Zwischentransistors Durch die in dem Unteranspruch aufgeführte

(41) Voraussetzung für den Zufluß des Stromes zum Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung der ersten Schaltungspunkt (A) ist, daß ferner der den im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage Vorwiderstand (17) enthaltende Versorgungszweig möglich.

über einen Zusatzwiderstand (51) an der Versor- α Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der gungsverbindung (3) liegt und daß schließlich die Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt und in der nachanodenseitig an der Masseverbindung (5) liegende folgenden Beschreibung näher erläutert Zenerdiode (18) mit ihrer Kathode an die zwischen Die dargestellte Zündanlage sol! für die nicht darge-

Vorwiderstand (17) und Zusatzwiderstand (51) vor- stellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargehandene Verbindung angeschlossen ist. 55 stellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündan-

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- lage wird aus einer Stromquelle 1 gespeist welche die zeichnet daß der den Vorwiderstand (17) enthalten- Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromde Versorgungszweig über eine aus dem Zusatzwi- quelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalderstand (51) und einer von der Gleichstromquelle ter (Zündschalter) 2 enthaltende Versorgungsverbin-(1) in Durchlaßrichtung beanspruchten Diode (52) eo dung 3 und von dem Minuspol eine bei 4 an Masse bestehende Serienschaltung an der Versorgungsver- liegende Verbindung 5 aus. Die Versörgungsverbindung bindung (3) liegt. 3 setzt sich nach dem Betriebsschalter 2 über eine als

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Verpolungsschutz wirkende Diode 6 und danach über gekennzeichnet, daß zwischen der Versorgungsver- die Primärwicklung 7 einer Zündspule 8 zu dem Kollekbindung (3) und der Masseverbindung (5) ein Zusatz- 65 tor eines (npn-) Endtransistors 9 fort, dessen Emitter an kondensator(55) liegt. der Masseverbindung 5 liegt Im Nebenschluß der zu

dem Endtransistor 9 gehörenden Emitter-Koilektor-Strecke liegt die zum Schutz gegen Überlastung dienen-