DE2851097C2

DE2851097C2 -

Info

Publication number: DE2851097C2
Application number: DE19782851097
Authority: DE
Inventors: Josef 8540 Schwabach De Orova; Jiri 8802 Buchschwabach De Podrapsky
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1978-11-25
Publication date: 1987-09-17
Also published as: DE2851097A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer kontaktlosen Zündanlage für Brenn kraftmaschinen mit einem Magnetgenerator nach der Gattung des Haupt anspruchs.The invention is based on a contactless ignition system for burning Engines with a magnetic generator of the main type demanding

Bei einer aus der DE-OS 27 01 750 bekannten Zündanlage ist der Steu erkondensator der Steuerschaltung mit einem in Reihe geschalteten Schwellwertschalter am Primärstromkreis der Zündanlage angeschlos sen und bewirkt eine Verstellung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Durch die Sperrung des Zündstromes im Primärstromkreis zum Zündzeitpunkt tritt ein Ein schwingvorgang auf, der über den am Primärstromkreis angeschlossenen Steuerstromkreis auf den Zündtransistor in der Weise zurückgekoppelt ist, daß dieser ohne besondere Maßnahmen während des Einschwingvor ganges mehrfach oszillierend in den stromleitenden Bereich zurückge steuert wird. Das führt an der Zündkerze auf der Sekundärseite der Zündspule zu einer Mehrfachzündung. Da diese Zündfunken nur eine Brenndauer von etwa 10 bis 100 µs haben, ist die so freigesetzte Zündenergie relativ gering.In a ignition system known from DE-OS 27 01 750, the tax detection capacitor of the control circuit with a series connected Threshold switch connected to the primary circuit of the ignition system sen and causes an adjustment of the ignition timing depending on from the speed of the internal combustion engine. By blocking the Ignition current occurs in the primary circuit at the time of ignition oscillation process on the connected to the primary circuit Control circuit fed back to the ignition transistor in the manner is that this without special measures during the transient ganges repeatedly oscillating in the current-carrying area is controlled. That leads to the spark plug on the secondary side of the Ignition coil for multiple ignition. Because these sparks are just one Burning time of about 10 to 100 µs is the released Ignition energy relatively low.

Aus der US-PS 39 38 491 ist eine gattungsgemäße Zündanlage bekannt, deren Steuerschaltung im wesentlichen der Steuerschaltung aus der obengenannten Zündanlage entspricht. Auch bei dieser Steuerschaltung treten die vorerwähnten Nachteile bei der Unterbrechung des Primär stromes im Zündzeitpunkt durch den anschließenden Einschwingvorgang auf, da auch hier ein sicheres Sperrverhalten am Zündtransistor bei jedem Zündvorgang mit dieser Steuerschaltung nicht realisierbar ist. Durch die während des Einschwingvorgangs kurz hintereinander erzeug ten sehr kurzzeitigen Zündfunken ist auch hier die insgesamt mit je dem Zündvorgang freigesetzte Zündenergie gering, so daß in kriti schen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine Zündaussetzer auftre ten können.A generic ignition system is known from US-PS 39 38 491, whose control circuit essentially the control circuit from the corresponds to the ignition system mentioned above. Even with this control circuit the aforementioned disadvantages occur when interrupting the primary current at the time of ignition by the subsequent transient process because there is also a safe blocking behavior at the ignition transistor every ignition process with this control circuit is not feasible. By generating in quick succession during the transient process The very short-term ignition spark is the total with each the ignition process released ignition energy low, so that in crit misfire of the internal combustion engine can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erzielung einer siche ren Zündung die Zündfunkenenergie an der Zündkerze zu erhöhen.The invention has for its object to achieve a safe ignition to increase the spark energy at the spark plug.

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Entladung des Steuer kondensators über den Koppelwiderstand durch die gewählte Zeitkon stante des von diesen Elementen gebildeten Zeitgliedes so dosiert wird, daß das Oszillieren des Steuer- und Zündtransistors während der Einschwingphase zum Zündzeitpunkt unterdrückt wird. Dadurch wird an der Zündkerze ein stabiler Zündfunke mit hoher Zündenergie und langer Brenndauer bis zu 1,2 ms erzeugt. Ein weiterer Vorteil be steht darin, daß die Belastung des Zündtransistors durch die ein malige Sperrung des Primärstroms während des Zündvorgangs anstelle einer oszillierenden Umsteuerung wesentlich herabgesetzt wird.The ignition system according to the invention with the characteristic features the main claim has the advantage that the discharge of the tax capacitor over the coupling resistor through the selected time con dante of the timing element formed by these elements will that the oscillation of the control and ignition transistor during the transient phase at the time of ignition is suppressed. This will on the spark plug a stable spark with high ignition energy and long burn time up to 1.2 ms. Another advantage be is that the load on the ignition transistor by the times blocking of the primary current during the ignition process instead an oscillating reversal is significantly reduced.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial training and improvements in the main claim specified features possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine.An embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. The Figure shows the circuit diagram of an ignition system according to the invention for a single-cylinder internal combustion engine.

Die dargestellte Zündanlage umfaßt einen Magnetzünder 10, der mit einem umlaufenden Magnetsystem 11 versehen ist. Das Magnetsystem 11 hat einen zwischen zwei Polschuhen angeordneten Dauermagneten 11 a, der am äußeren Umfang eines Schwung- oder Lüfterrades der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Magnetsystem 11 wirkt mit einem am Gehäuse der Brennkraftmaschine ange ordneten Zündanker 12 zusammen, der gleichzeitig als Zündspule wirkt und mit einer Primärwicklung 13 a und einer Sekundärwicklung 13 b versehen ist. Die Sekundär wicklung 13 b ist über ein Zündkabel 14 mit einer Zünd kerze 15 der Brennkraftmaschine verbunden. Die Primär wicklung 13 a des Zündankers 12 ist an einem Primärstrom kreis angeschlossen, in dem als Schaltstrecke ein npn- leitender Zündtransistor 16 angeordnet ist. Der Zünd transistor 16 ist als Darlington-Schalttransistor ausge bildet, dessen Kollektor mit einem auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung 13 a und dessen Emitter über eine Diode 17 mit dem anderen Ende der Primärwicklung 13 a verbunden ist. Die zum Schutz gegen Inversstrom dienende Diode 17 ist mit der Schaltstrecke des Zünd transistors 16 in gleicher Durchlaßrichtung gepolt. Die Basis des Zündtransistors 16 ist über einen Wider stand 18 mit seinem auf Masse liegenden Kollektor ver bunden. Die aus Basis-Emitter gebildete Steuerstrecke des Zündtransistors 16 ist mit einer Steuerschaltung verbunden, deren Steuerschalter als npn-leitender Steuer transistor 19 zur Steuerstrecke des Zündtransistors 16 parallel geschaltet ist. Die Basis des Steuertransistors 19 ist über einen Koppelwiderstand 20 von 1,5 kΩ an einen parallel zur Primärwicklung 13 a liegenden Schal tungszweig der Steuerschaltung angeschlossen. In diesem Schaltungszweig ist ein zur Masse führender Widerstand 21 von 200 Ω sowie ein dazu in Reihe liegender Konden sator 22 von 22 nF angeordnet und mit der Kathode der Diode 17 im Primärstromkreis verbunden. Die Primär wicklung 13 a des Zündankers 12 ist ferner von einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 23 und einer Diode 24 überbrückt, die die zur Zündung nicht benötigten Halbwellen im Primärstromkreis durchläßt, die aber von den zur Zündung benötigten Halbwellen des Magnetgenerators 10 in Sperrichtung beansprucht wird. Durch eine Einstellung am Widerstand 23 bzw. durch eine geeignete Wahl eines oder mehrerer Widerstände an dieser Stelle kann eine Bedämpfung der zur Zündung nicht benötigten Halbwellen des Magnetgenerators 10 beeinflußt werden.The ignition system shown comprises a magneto 10 , which is provided with a rotating magnet system 11 . The magnet system 11 has a permanent magnet 11 a arranged between two pole pieces, which is arranged on the outer circumference of a flywheel or fan wheel of the internal combustion engine, not shown. The magnet system 11 interacts with an ignition armature 12 arranged on the housing of the internal combustion engine, which acts simultaneously as an ignition coil and is provided with a primary winding 13 a and a secondary winding 13 b . The secondary winding 13 b is connected via an ignition cable 14 to a spark plug 15 of the internal combustion engine. The primary winding 13 a of the ignition armature 12 is connected to a primary circuit, in which an npn-conducting ignition transistor 16 is arranged as the switching path. The ignition transistor 16 is formed as a Darlington switching transistor, the collector of which is connected to a ground end of the primary winding 13 a and the emitter is connected via a diode 17 to the other end of the primary winding 13 a . Serving to protect against inverse current diode 17 is poled with the switching path of the ignition transistor 16 in the same forward direction. The base of the ignition transistor 16 is a counter 18 stood with its grounded ver connected. The control path formed by the base emitter of the ignition transistor 16 is connected to a control circuit, the control switch of which is connected in parallel as an npn-conducting control transistor 19 to the control path of the ignition transistor 16 . The base of the control transistor 19 is connected via a coupling resistor 20 of 1.5 kΩ to a circuit branch lying parallel to the primary winding 13 a of the control circuit. In this circuit branch, a resistor 21 leading to ground of 200 Ω and a capacitor 22 lying in series with it are arranged at 22 nF and connected to the cathode of the diode 17 in the primary circuit. The primary winding 13 a of the ignition armature 12 is also bridged by a series connection of a resistor 23 and a diode 24 which allows the half-waves not required for ignition to pass through in the primary circuit, but which is claimed in the blocking direction by the half-waves required for ignition of the magnet generator 10 . A damping of the half-waves of the magnet generator 10 which are not required for ignition can be influenced by an adjustment at the resistor 23 or by a suitable choice of one or more resistors at this point.

Zur Unterdrückung eines oszillierenden Schaltvorganges am Zündtransistor 16 zum Zündzeitpunkt muß die Steuer strecke des Steuertransistors 19 über den Koppelwider stand 20 in der Weise vom Kondensator 22 mit einem Basisstrom versorgt werden, daß die Steuerstrecke des Zündtransistors 16 durch die Schaltstrecke des Steuer transistors 19 während des gesamten Zündvorganges kurz geschlossen bleiben. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der Kondensator 22 auch noch während des Zündvor ganges nachgeladen wird. Dies wird durch eine geeignete Abstimmung des aus dem Koppelwiderstand 20 und dem Kon densator 22 gebildeten Zeitglied 25 möglich, bei dem die Zeitkonstante T = R × C größer als 10 µs ist. Im Ausführungsbeispiel ist To suppress an oscillating switching process at the ignition transistor 16 at the time of ignition, the control path of the control transistor 19 via the coupling resistor 20 was supplied in the manner by the capacitor 22 with a base current that the control path of the ignition transistor 16 through the switching path of the control transistor 19 throughout Ignition process remain briefly closed. It must be taken into account that the capacitor 22 is also recharged during the Zündvor. This is made possible by suitable coordination of the timing element 25 formed from the coupling resistor 20 and the capacitor 22 , in which the time constant T = R × C is greater than 10 μs. In the embodiment is

T = 1,5 × 10³ × 22 × 10^{- 9} = 33 µs. T = 1.5 × 10 ³ × 22 × 10 ^{- 9} = 33 µs.

Wegen der Nachladung des Kondensators ist die Zeitkonstante des RC-Gliedes 25 kleiner als die maximale Funkenbrenn dauer zu wählen. Die tatsächliche Zeitspanne, über die der Steuertransistor 19 gesperrt wird, ist folglich er heblich länger als die Zeitkonstante des RC-Gliedes 25 und liegt abhängig von der Drehzahl zwischen 400 µs und 1,2 ms. Because of the recharging of the capacitor, the time constant of the RC element 25 should be chosen to be shorter than the maximum spark duration. The actual time period over which the control transistor 19 is blocked is consequently considerably longer than the time constant of the RC element 25 and is between 400 μs and 1.2 ms, depending on the speed.

Da der Steuertransistor 19 bei einer Serienherstellung gewissen Streuungen unterworfen ist, ist zu seiner Steuerstrecke ein Abgleichwiderstand 26 parallel ge schaltet, durch den der Steuertransistor 19 mit dem Zeitglied 25 abgestimmt wird. Die Werte des Abgleich widerstandes 26 liegen zwischen 300 Ω und 2 kΩ. Der Temperaturgang des Steuertransistors 19 wird durch einen NTC-Widerstand 27 von 10 kΩ bei 20°C ausgeglichen, der ebenfalls parallel zur Steuerstrecke des Steuer transistors 19 geschaltet ist.Since the control transistor 19 is subject to certain variations during series production, a trimming resistor 26 is connected in parallel with its control path, through which the control transistor 19 is tuned to the timing element 25 . The values of the balancing resistor 26 are between 300 Ω and 2 kΩ. The temperature response of the control transistor 19 is compensated for by a NTC resistor 27 of 10 k at 20 ° C, of the transistors also parallel to the control path of the control is switched 19th

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine werden durch das umlaufende Magnetsystem 11 in der Primärwicklung 13 a des Zündankers 12 positive und negative Spannungshalb wellen erzeugt. Von dem auf Masse liegenden Anschluß der Primärwicklung 13 a aus gesehen, werden die positiven Spannungshalbwellen über die Diode 24 und den Widerstand 23 soweit bedämpft daß durch die Spannungspitzen die übrigen Bauelemente der Zündanlage nicht gefährdet werden. Die negativen Spannungshalbwellen werden zur Erzeugung der Zündenergie sowie zur Auslösung der Zün dung benötigt. Mit dem Beginn einer jeden negativen Spannungshalbwelle fließt zunächst ein Steuerstrom über den Widerstand 18 zur Steuerstrecke des Zündtran sistors 16 und schaltet diesen in den stromleitenden Zustand durch. Nunmehr kann über die Schaltstrecke des Zündtransistors 16 der Primärstrom fließen. Außerdem wird über den niederohmigen Widerstand 21 der Konden sator 22 in der Steuerschaltung der Zündanlage aufge laden. Die Ladung am Kondensator 22 hat zum Zündzeit punkt den Wert erreicht, der erforderlich ist, um über den Koppelwiderstand 20 die Steuerstrecke des Steuer transistors 19 durchzuschalten. Der Steuertransistor 19 wird dadurch in den stromleitenden Zustand gesteuert und seine Schaltstrecke überbrückt nunmehr die Steuer strecke des Zündtransistors 16, so daß dieser augen blicklich gesperrt wird. Der Primärstrom wird dadurch schlagartig unterbrochen, so daß in der Primärwicklung 13 a sowie in der Sekundärwicklung 13 jeweils ein Span nungsimpuls induziert wird. Der Hochspannungsimpuls der Sekundärwicklung erzeugt dabei an der Zündkerze 15 einen Zündfunken. Der Spannungsimpuls in der Primärwicklung gelangt dabei über den Widerstand 21 sowohl zum Konden sator 22 um ihn nachzuladen, als auch über den Koppel widerstand 20 zur Basis des Steuertransistors 19 und hält diesen in den stromleitenden Zustand.During operation of the internal combustion engine, positive and negative voltage half waves are generated by the rotating magnet system 11 in the primary winding 13 a of the ignition armature 12 . Seen from the ground connection of the primary winding 13 a , the positive voltage half-waves via the diode 24 and the resistor 23 are damped to such an extent that the other components of the ignition system are not endangered by the voltage peaks. The negative voltage half-waves are required to generate the ignition energy and to trigger the ignition. With the beginning of each negative voltage half-wave, a control current first flows through the resistor 18 to the control path of the Zündtran sistor 16 and switches this through in the current-conducting state. The primary current can now flow over the switching path of the ignition transistor 16 . In addition, the condensate is sator 22 in the control circuit of the ignition system set load via the low-resistance 21st The charge on the capacitor 22 has reached the value at the time of ignition, which is required to switch the control path of the control transistor 19 through the coupling resistor 20 . The control transistor 19 is thereby controlled in the current-carrying state and its switching path now bridges the control path of the ignition transistor 16 , so that it is instantly blocked. The primary current is thereby abruptly interrupted, so that one chip is voltage pulse induced in the primary winding 13 a and in the secondary winding. 13 The high-voltage pulse of the secondary winding generates an ignition spark on the spark plug 15 . The voltage pulse in the primary winding passes through the resistor 21 to the condenser 22 to reload it, as well as via the coupling resistor 20 to the base of the control transistor 19 and keeps it in the current-carrying state.

Da durch die Unterbrechung des Primärstromes einerseits und durch die Energieabführung im Zündfunken an der Zündkerze 15 andererseits ein Schwingvorgang ausgelöst wird, soll verhindert werden, daß sich dieser Vorgang auf den Zündtransistor 16 auswirkt und daß es zu mehre ren kurzen und nicht ausreichend energiereichen Zünd funken kommt. Dies wird verhindert, indem die Ladung des Kondensators 22 über den Koppelwiderstand 20 durch eine genügend große Zeitkonstante des Zeitgliedes 25 so dosiert abgeführt wird, daß der Steuertransistor 19 während des gesamten Zündvorganges im Sättigungsbereich durchgesteuert bleibt und damit die Steuerstrecke des Zündtransistors 16 wirksam überbrückt.Since an oscillation is triggered by the interruption of the primary current on the one hand and by the energy dissipation in the spark at the spark plug 15 on the other hand, this process should be prevented from affecting the ignition transistor 16 and that there are several short and insufficiently energetic ignition sparks . This is prevented by discharging the charge of the capacitor 22 via the coupling resistor 20 in a metered manner by a sufficiently large time constant of the timing element 25 that the control transistor 19 remains controlled in the saturation range during the entire ignition process and thus effectively bridges the control path of the ignition transistor 16 .

Claims

1.Contactless ignition system for internal combustion engines with a magnet generator with at least one generator or primary winding, to which the primary circuit of an ignition coil is connected, the secondary winding supplies at least one spark plug and with a controllable electronic ignition switching element in the primary circuit, which is controlled by a control switch at the time of ignition conductive state can be switched into the blocking state, with a resistor and a capacitor lying in series lying parallel to the generator winding on the generator winding and the tap between the resistor and capacitor being tapped and fed via a coupling resistor to the control path of the control switch, characterized in that the Coupling resistor ( 20 ) and an additional resistor ( 26/27 ) connected in series form a voltage divider lying parallel to the capacitor ( 22 ), the tap of which is connected to the control connection of the control switch ( 19 ) in such a way that ß the further Wi resistance ( 26/27 ) to the control path of the control switch ( 19 ) is connected in parallel and that the time constant (T = R × C) of the capacitor ( 22 ) and the coupling resistor ( 20 ) formed timing element ( 25 ) for capacitor discharge when the control switch ( 19 ) is conductive is greater than 10 µs.

2. Ignition system according to claim 1, characterized in that the time constant of the timing element ( 25 ) is less than the maximum spark duration.

3. Ignition system according to claim 1 or 2, characterized in that the resistor ( 26 ) connected in parallel with the control path of the control switch ( 19 ) is a trimming resistor.

4. Ignition system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an NTC resistor ( 27 ) is connected in parallel to the control path of the control switch ( 19 ).