DE2806129C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE-OS 25 42 677 bekannten Zündanlage ist bereits zur Unterdrückung von Zündfunken beim Öffnen des Betriebsschalters der Zündanlage ein Schaltungszweig mit einem Widerstand und einer dazu in Reihe liegenden Diode vorgesehen, der zur Gleichstromquelle und Be­ triebsschalter parallel geschaltet ist und dessen Diode von der Gleichstromquelle in Sperrichtung beansprucht wird. Diese Vorkehrungen sind jedoch unzulänglich, da sie nicht verhindern, daß sich Transi­ storen bzw. daraus aufgebaute Kippstufen im Primärstromkreis der Zünd­ anlage beim oder nach dem Öffnen des Betriebsschalters vom leitenden in den Sperrzustand umsteuern lassen.

Der gleiche Nachteil gilt auch für die in der nachveröffentlichten DE-OS 26 54 413 vorgeschlagene Zündanlage. Auch hier muß nach dem Öff­ nen des Betriebsschalters dafür gesorgt werden, daß der Zündtransistor während der Ausschwingphase des Primärstromes leitend bleibt, um einen unerwünschten Zündfunken an der Zündkerze zu vermeiden.

Auch die in der nachveröffentlichten DE-OS 27 31 373 vorgeschlagene Zündanlage enthält eine Abschaltfunken-Unterdrückung, die das Sperren des Zündtransistors im Primärstromkreis während der Ausschwingphase, z. B. durch Steuersignale des Zündmarkengebers nicht verhindert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln die Erzeugung von Zündfunken bei und nach dem Ab­ schalten der Zündanlage zuverlässig zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bewirkt, daß der dem Steueranschluß des Endtransi­ stors bzw. der Endstufe im Primärstromkreis vorgeschaltete Zwischen­ transistor durch die mit ihm verbundene Steuerschaltung nach dem Öff­ nen des Betriebsschalters während der Ausschwingphase nicht mehr umge­ steuert werden kann. Die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit der Abschalt­ funken-Unterdrückung wird dadurch entscheidend verbessert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale angegeben.

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

Die dargestellte Zündanlage soll für die nicht dargestellte Brenn­ kraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges be­ stimmt sein. Die Zündanlage wird aus einer Stromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahr­ zeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 2 enthaltende Versorgungsverbindung 3 und von dem Minuspol eine bei 4 an Masse liegende Verbindung 5 aus. Die Versorgungsverbindung 3 setzt sich nach dem Betriebsschalter 2 über eine als Ver­ polungsschutz wirkende Diode 6 und danach über die Primär­ wicklung 7 einer Zündspule 8 zu dem Kollektor eines (npn-) Endtransistors 9 fort, dessen Emitter an der Masseverbindung 5 liegt. Im Nebenschluß der zu dem Endtransistor 9 gehörenden Emitter-Kollektor-Strecke liegt die zum Schutz gegen Über­ lastung dienende Parallelschaltung eines Kondensators 10 und einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung bean­ spruchten Zenerdiode 11. Der Endtransistor 9 ist mit einem weiteren (npn-) Transistor 12 nach Art einer Darlington Schaltung verbunden, das heißt, diese Transistoren 9, 12 sind an ihrem Kollektor miteinander verbunden und an ihrer Basis- Emitter-Strecke mit einem von zwei Nebenschlußwiderständen 13, 14 versehen, wobei außerdem noch die Basis des Endtransistors 9 an dem Emitter des weiteres Transistors 12 liegt. Die Basis des weiteren Transistors 12 soll einn Steuerschaltungspunkt A bilden.

Von der zwischen der Primärwicklung 7 und der Emitter-Kollek­ tor-Strecke des Endtransistors 9 liegenden Verbindung geht ein Schaltungszweig aus, der zunächst über die zur Zündspule 8 gehörende Sekundärwicklung 15 führt und sich danach über eine Zündkerze 16 zur Masserverbindung 5 fortsetzt.

Die sich nach der Diode 6 fortsetzende Versorgungsverbindung 3 ist Ausgangspunkt für einen Versorgungszweig, der einen Vorwiderstand 17 enthält und zu einem Steuerschaltungspunkt B führt. Der Steuerschaltungspunkt B, der infolge der Wirkung einer anodenseitig an der Masserverbindung 5 liegenden Zenerdiode 18 stabilisiertes Potential aufweist, ist über einen Pufferkondensator 19 an die Masseverbindung 5 ange­ schlossen. von dem Steuerschaltungspunkt B setzt sich ein Versorgungszweig fort, der einen Widerstand 20 enthält und zu dem Eingang C eines Schwellwertschalters 21 führt. Von dem Eingang C führt 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 ge­ kuppelt ist und nach Art eines Wechselstromgenerators ar­ beitet. Es wird somit während des Betriebes von dem Signal­ geber 25 eine wenigstens annähernd sinusförmige Wechselspan­ nung zur Verfügung gestellt, von der die negative Halbwelle in Richtung des Pfeiles U 1 und die positive Halbwelle in Richtung des Pfeiles U 2 wirken soll. Der Eingang C des Schwellwertschalters 21 liegt über die Parallelschaltung einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung bean­ spruchten Diode 26, eines Widerstandes 27 und eines zur Ableitung von Störimpulsen dienenden Kondensators 28 an der Masseverbindung 5. Der Eingang C des Schwellwertschalters 21 wird durch den Basisanschluß eines zu dem Schwellwert­ schalter 21 gehörenden (npn-) Eingangstransistor 29 ge­ bildet. Zu dem Schwellwertschalter 21 der nach Art eines Schmitt Triggers arbeiten soll, gehört außerdem ein Aus­ gangstransistor 31, der mit seinem Kollektoranschluß den Ausgang D des Schwellwertschalters 21 bildet. Beide Transi­ storen 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 30 enthält und zu dem Steuer­ schaltungspunkt B führt. Ebenso geht von dem Kollektor des Ausgangstransistors 31 ein Versorgungszweig aus, der über einen Widerstand 34 zu dem Steuerschaltungspunkt B führt. Der Ausgang D des Schwellwertschalters 21 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 Steuertran­ sistors 36 ist noch Ausgangspunkt für einen Versorgungszweig, der über einen Widerstand 40 zum Steuerschaltungspunkt 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 Durchlaß­ richtung beanspruchte Diode 43 an die Basis des Zwischen­ transistors 41 und über einen Widerstand 44 an die nach der Diode 6 sich fortsetzende Versorgungsverbindung 3 angeschlos­ sen. 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 Masse­ verbindung 5 und mit seinem Kollektor an den Steuerschal­ tungspunkt A sowie über einen Widerstand 48 an die Ver­ sorgungsverbindung 3 angeschlossen.

Von dem Kollektor des Endtransistors 9 geht ein Steuerzweig 49 aus, der über wenigtens einen relativ hochohmigen Wider­ stand 50 zum Kollektor des Zwischentransistors 41 führt und sich von dort zu dem Steuerschaltungspunkt A fortsetzt.

Der den Vorwiderstand 17 enthaltende Versorgungszweig ist über einen Zusatzwiderstand 51 und vorzugsweise eine in Serie dazu liegende, von der Gleichstromquelle 1 in Durchlaß­ richtung 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 Versor­ gungsverbindung 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. Die Versorgungsverbindung 3 hat noch über einen Zusatzkondensator 55 mit der Massever­ bindung 5 Verbindung.

Schließlich ist die Basis des Zwischentransistors 41 sowohl Ausgangspunkt für einen zur Masseverbindung führenden Schal­ tungszweig 56 als auch für einen zu dem der Gleichstromquelle 1 abgewandten Anschluß des Betriebsschalters 2 führenden Schaltungszweig 57, wobei letztere Schaltungszweig 57 eine von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchte Blockierdiode 58 enthält und vorzugsweise einen in Serie zu dieser Diode 58 liegenden Widerstand 59 aufweist. Der Schaltungszweig 56 sollte zweckmäßig eine von der Gleich­ stromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchte Diode 60 enthalten.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die An­ lage funktionsbereit. Wird gerade an der Geberwicklung 24 des Signalgebers 25 eine in Richtung des Pfeiles U 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 Steuer­ strom geführt, der die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 29 in den Stromdurchlaßzustand steuert, während sich abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Aus­ gangstransistors 31 in dem Sperrzustand befindet. Demzufolge fließt über die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 36 ebenfalls ein Steuerstrom, der die Emitter-Kollektor- Strecke dieses Transistors 36 in den leitenden Zustand steuert. Dabei verzweigt sich ein Teilstrom über den Wider­ stand 34 und den Steuerkondensator 38, so daß sich dieser Kondensator 38 erst auf einen bestimmten Energiebetrag auf­ lädt.

Wenn sich die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 36 in dem leitenden Zustand befindet, wird die Basis-Emitter- Strecke des Zwischentransistors 51 überbrückt, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend ist. Es wird dann abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 und auch die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 in den leitenden Zustand gesteuert, so daß die Primärwicklung 7 der Zündspule 8 von der Gleichstrom­ quelle 1 mit Strom versorgt wird.

Tritt nun in der Geberwicklung 24 des Signalgebers 25 in Richtung des Pfeiles U 1 wirkende negative Spannungshalb­ welle 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 Steuer­ strom über die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 31, der die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 31 leitend macht. Es setzt eine Umladung des Steuerkondensators 38 ein und zwar über den Widerstand 40, die Emitter-Kollektor- Strecke des Ausgangstransistors 31 und den Widerstand 32. Das Potential an der Basis des Steuertransistors 36 ver­ schiebt sich dabei soweit in negativer Richtung, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den Sperrzustand übergeht. Durch die gewählte galvanische Kopplung zwischen dem Steuertransistor 36 und dem Zwischentransistor 41 wird die Emitter-Kollektor- Strecke bei letzterem Transitor 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 geht die Emitter- Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 und auch die­ jenige des Endtransistors 19 sehr rasch in den Sperrzustand über. Durch die dabei stattfindende Unterbrechung des über die Primärwicklung 5 ein Hochspannungsstoß und abhängig davon an der Zündkerze 16 ein elektrischer Überschlag (Zündfunke) erzeugt.

Nach einer bestimmten Zeitspanne ist die Entladung des Steuerkondensators 38 soweit fortgeschritten, daß am Steuer­ transistor 36 infolge des an der Basis wieder in positiver Richtung ansteigenden Potential die Emitter-Kollektor-Strecke erneut in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dadurch ge­ langt wieder die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischen­ transistors 41 in den nichtleitenden Zustand und die Emitter- Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 sowie diejenige des Endtransistors 9 in den leitenden Zustand. Der Stromfluß 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 Span­ nungshalbwelle U 1 den Schwellwertschalter 21 umgesteuert hat, das heißt, bevor die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangs­ transistors leitend und die Emitter-Kollektor-Strecke des Aus­ gangstransistors 31 nichtleitend geworden ist. Findet dann diese Umsteuerung statt, so wird der Steuerkondensator 38 wieder über die Schaltungselemente 2, 6, 52, 51, 17, 34, 36, 45 sowie 56 aufgeladen, so daß im Zündzeitpunkt der soeben beschriebene Funktionsablauf erneut beginnen kann. Die zwischen dem Emitter des Steuertransistors 36 und dem Wider­ stand 46 liegende Diode 45 schützt die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors 36 gegen Überspannung, wenn der Steuerkonden­ sator 38 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangs­ transistors 38 entladen wird. Die Diode 53 ist vorgesehen, um an dem durch den Steuertransistor 36 sowie den Zwischen­ transistor 51 gebildeten Schwellwertschalter 42 ein definier­ tes Schaltverhalten sicherzustellen und eine Störung durch Temperaturbeeinflussung zu vermeiden.

Wird nun während des Zeitabschnittes, in dem Zündenergie in der Zündspule 8 gespeichert wird, das heißt, also in dem die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 sowie die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12 leitend dagegen die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischen­ transistors 41 nichtleitend ist, der Betriebsschalter 2 ge­ öffnet, so findet ebenfalls eine Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung statt. Diese Unterbrechung des Strom­ flusses in der Primärwicklung 7 würde ebenfalls einen Zünd­ spannungsstoß in der Sekundärwicklung 15 und somit einen Zündfunken an der Zündkerze 16 erzeugen, wenn keine Vor­ kehrungen getroffen wären. Bei der vorliegenden Zündanlage wird bei dieser Unterbrechung des Stromflusses der in der Primärwicklung 7 auftretende Induktionsstrom über den Widerstand 50 zum Steuerschaltungspunkt A verzweigt, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 leitend bleibt und dieser Induktionsstrom über die Emitter-Kollektor- Strecke des Endtransistors 9, die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 12, die Masseverbindung 5, die Diode 54 sowie den Widerstand 35 unter Abbau der in der Zündspule 8 gespeicherten Energie abklingen kann, ohne daß ein Zünd­ funke erzeugt wird.

Durch die dabei stattfindende Entladung des Zusatzkonden­ sators 55 wird der vorerwähnte Stromfluß noch verstärkt, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 9 und diejenige des weiteren Transistors 12 mit Sicherheit in diesem Fall leitenden Zustand aufweisen. Durch Anwendung des Zusatz­ widerstandes 51 und Anschluß der Zenerdiode 18 an die zwischen Vorwiderstand 17 und Zusatzwiderstand 51 vorhandene Verbindung wurde bisher der Pufferkondensator 19 gegen Überspannung ge­ schützt und gleichzeitig sein Ladestrom wertmäßig begrenzt. Der Pufferkondensator 19 soll dafür sorgen, daß nach Öffnen des Betriebsschalters 2 an dem Steuerschaltungspunkt B über die Dauer des Abklingens des vorerwähnten Induktionsstromflusses ein ausreichend hohes Potential zur Verfügung steht und ab­ hängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstran­ sistors 29 und diejenige des Steuertransistors 36 in den leitenden Zustand, dagegen die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 31 und diejenige des Zwischentransi­ stors 41 in den nichtleitenden Zustand gehalten werden. Gelangt nämlich die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischen­ transistors 41 während des Abflusses des Induktionsstromes in den leitenden Zustand, so wird 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 Hochspannungs­ stoß induziert werden könnte. Damit nun diese Gefahr mit Sicherheit abgewendet wird, wird das beim Abklingen des Induktionsstromes an der Anode der Diode 6 vorhandene negative Potential über den Schaltungszweig 57 an der Basis des Zwischentransistors 41 zur Wirkung gebracht. Bei Anwendung dieser Maßnahme ist es möglich, daß die Zenerdiode 18 an den Steuerschaltungspunkt B angeschlossen wird, die Widerstände 17, 51 durch einen einzigen Widerstand gebildet sind und die Diode 52 entfällt.

Diese Diode 60 dient zum Schutz der Basis-Emitter-Strecke des Zwischentransistors 41.

Claims (3)

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, von deren Pluspol eine einen Betriebsschalter enthaltende Versor­ gungsverbindung und von deren Minuspol eine Masseverbindung ausgeht, mit einem Endtransistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke abhängig von einem zu einem Steuerschaltungspunkt fließenden Strom leitenden Zustand aufweist und mit der Primärwicklung einer Zündspule eine zwischen der Versorgungsverbindung und der Masseverbindung liegende Serienschaltung bildet, mit einem Zwischentransistor, durch dessen Emitter-Kollektor-Strecke der Steuerschaltungspunkt in Abhängigkeit von einer an der Basis des Zwischentransistors angeschlossenen Steuerschaltung intermittierend an eine der beiden von der Gleich­ stromquelle ausgehenden Verbindungen anschließbar ist sowie mit einem Steuerzweig, der von dem an der Primärwicklung liegenden Kollektor des Endtransistors ausgeht und über wenigstens einen Widerstand zum Steuerschaltungspunkt führt und mit einem zur Gleichstromquelle und Betriebsschalter parallelen Schal­ tungszweig mit einer Widerstand und einer dazu in Reihe liegenden, von der Gleichstromquelle in Sperrichtung beanspruchten Diode, da­ durch gekennzeichnet, daß die Basis des Zwischentransistors (41) Ausgangspunkt für einen weiteren Schaltungszweig (57) ist, der an dem der Gleichstromquelle (1) abgewandten Anschluß des Betriebs­ schalters (2) zu dem genannten parallelen Schaltungszweig (53, 54) führt, wobei der weitere Schaltungszweig (57) eine weitere, von der Gleichstromquelle (1) in Sperrichtung beanspruchte Blockierdiode (58) enthält.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierdiode mit einem Widerstand (59) eine Serien­ schaltung im weiteren Schaltungszweig (57) bildet.

3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Zwischentransistors (41) außerdem über eine von der Gleichstromquelle in Sperrichtung bean­ spruchte Diode (60) an die Masseverbindung (5) angeschlossen ist.