DE2940036C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist (nach der DE-AS 23 39 896) bereits eine in dieser Richtung liegende Zündanlage bekannt, bei der der Durch­ bruchswert des in dem Überspannungsschutzzweig liegenden Schalt­ gliedes so festgelegt ist, daß eine maximal zulässige Höchstspannung an der Primärwicklung des Ansprechkriterium dieses Schutzzweiges darstellt. Es hat sich nun aber gezeigt, daß eine solche Begrenzung der Primärspannung nicht in jedem Fall ausreichend ist, so z. B. dann, wenn auf der Sekundärseite der Zündspule eine Störung vor­ liegt, die im einfachsten Fall darin bestehen kann, daß eine der zu dem Sekundärstromkreis der Zündspule gehörende Leitungsverbindungen unterbrochen ist. Es ergibt sich dann infolge der geringen kapazi­ tiven Last im Sekundärstromkreis eine überhöhte Sekundärspannung, die an der Zündspule, am Verteiler und an dem zugehörigen Leitungs­ geschirr Schaden hervorrufen kann.

Nach der DE-OS 28 21 085 ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, die das Problem von primär- oder sekundärseitigen Überspannungen durch Verringerung des Schließwinkels bzw. durch Abschaltung der Zündan­ lage löst. Diese Methode hat u. a. den Mangel, nicht zylinderselek­ tiv zu arbeiten. Die Wirkung tritt erst beim nächsten Zündfunken ein, dann kann aber bereits ein Schaden aufgetreten sein.

Eine weitere, ähnliche Lösung bietet die Vorrichtung nach der DE-OS 28 23 788 an. Das Verfahren bietet zwar ebenfalls mittels Z-Diode eine Begrenzung der Primärspannung, wodurch der Zünddarlington-Tran­ sistor geschützt ist; es ist jedoch unberücksichtigt, daß durch diese feste Primärspannungsbegrenzung die Sekundärspannung ohne Last gefährlich höher werden kann als im normalen Betriebsfall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Unterschied der Sekun­ därspannungen für den normalen Betriebsfall und für den Störfall geringzuhalten.

Die Aufgabe wird durch Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und die Verwendung eines Operationsverstärkers/Komparators als genaues Meßglied des Stromes über den Emitterwiderstand wird der Schutz nahezu unverzögert gewährleistet. Es wird also durch eine primärseitige Messung eine wirksame Maßnahme vorgeschlagen, die sowohl der Anlage als auch dem Unfallschutz dient.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schaltungsmäßige Darstellung einer erfindungsgemäßen Zündanlage und

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Schaltungsanordnung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage soll zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges gehören. Diese Zündanlage wird aus einer Stromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine mit Masse verbundene Leitung 2 und von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 3 enthaltende Versorgungsleitung 4 aus. Die Versorgungsleitung 4 ist Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6, danach über die durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Transistors 7 gebildete Schaltstrecke 8 und schließlich über einen Meßwiderstand 9 zur Masseleitung 2 verläuft. Die zur Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 10 liegt mit ihrem einen Wicklungsende an der zwischen der Pri­ märwicklung 5 und der Schaltstrecke 8 vorhandenen Ver­ bindung und mit ihrem anderen Wicklungsende über eine Zündkerze 11 an der Masseleitung 2. Die zwischen der Primärwicklung 5 und der Schaltstrecke 8 vorhandene Ver­ bindung ist außerdem Ausgangspunkt für einen Überspannungs­ schutzzweig 12, der zunächst über einen ersten Spannungs­ teilerwiderstand 13 und danach über ein Schaltglied 14 bestimmter Durchbruchsspannung zu der durch die Basis gebildete Steuerelektrode 15 des Transistros 7 führt. Im bevorzugten Beispielsfall wird das Schaltglied 14 durch eine Zenerdiode 16 gebildet. Die zwischen dem Widerstand 13 und dem Schaltglied 14 vorhandene Verbindung ist Aus­ gangspunkt für einen Widerstandszweig 17, der zunächst über einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 18 und danach über einen dritten Spannungsteilerwiderstand 19 zur Masse­ leitung 2 führt. Von der zwischen der Schaltstrecke 8 und dem Meßwiderstand 9 vorhandenen Verbindung geht ein Schal­ tungszweig aus, der einen Bemessungswiderstand 20 enthält und zu der Basis des Transistors 7 führt. Außerdem geht von der zwischen der Schaltstrecke 8 und dem Meßwiderstand 9 vorhandenen Verbindung ein Auswertezweig 21 aus, der einen Bemessungswiderstand 22 enthält und zu dem ersten Eingang 23 eines Operationsverstärkers 24 führt. Der zweite Eingang 25 des Operationsverstärkers 24 hat über einen Widerstand 26 und eine Konstantspannungsquelle 27 mit der Masseleitung 2 Verbindung. Der Ausgang 28 des Operationsverstärkers 24 ist an einen zwischen dem zwei­ ten Spannungsteilerwiderstand 18 und dem dritten Span­ nungsteilerwiderstand 19 liegenden Steuerschaltungspunkt 29 und außerdem über einen einen Widerstand 30 enthalten­ den Rückkopplungszweig an den zweiten Eingang 25 angeschlos­ sen. Im vorliegenden Fall wird am Operationsverstärker 24 der erste Eingang 23 durch den nichtinvertierenden Ein­ gang und der zweite Eingang 25 durch den invertierenden Eingang gebildet. Seine Versorgungsspannung erhält der Operationsverstärker 24 über Leitungen 31, 32.

Der Einfachheit halber wird im vorliegenden Fall der Zündvorgang durch einen mechanischen Unterbrecherschal­ ter 33 ausgelöst, der durch einen von der Brennkraftma­ schine in Rotation versetzbaren Nocken 34 steuerbar und schaltungsmäßig zwischen die Masseleitung 2 und die Basis eines (npn-)Transistors 35 eingefügt ist. Die Basis des Transistors 35 ist außerdem noch über einen Bemessungs­ widerstand 36 mit der Versorgungsleitung 4 verbunden. Ferner liegt der Transistor 35 mit seinem Emitter an der Masseleitung 2 und mit seinem Kollektor sowohl über eine Blockierdiode 37 an der Steuerelektrode 15 des Transistors 7 als auch über einen Widerstand 38 an der Versorgungs­ leitung 4.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungs­ weise:

Sobald der Betriebsschalter 3 geschlossen wird, ist die Anlage funktionsbereit. Es wird unterstellt, daß der Unterbrecherschalter 33 geschlossen ist, d. h., daß er sich im Stromdurchlaßzustand befindet. In diesem Zustand wird die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 35 über­ brückt, so daß sich die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 35 in dem Sperrzustand befindet. Demzufolge kann über den Widerstand 37 Steuerstrom zur Steuerelek­ trode des Transistors 7 fließen, so daß die Schaltstrecke 8 Stromdurchlaßzustand aufweist. Somit kann jetzt Strom durch die Primärwicklung 5 fließen, was zur Folge hat, daß in der Zündspule 6 magnetische Energie für den nächsten Zündvorgang gespeichert wird.

Wird nun im Zündzeitpunkt der mechanische Unterbrecher­ schalter 33 geöffnet, so gelangt die Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors 35 in den Stromdurchlaßzustand und abhängig davon die Schaltstrecke 8 in den Sperrzustand. Hierdurch wird der Stromfluß in der Primärwicklung 5 un­ terbrochen und in der Sekundärwicklung 10 ein Hochspan­ nungsstoß induziert, der an der Zündkerze 11 einen elek­ trischen Überschlag (Zündfunken) zur Folge hat.

Bei unter normalen Voraussetzungen arbeitender Zündanlage wird die bei der Auslösung des Zündvorganges an der Zündspule 6 auftretende Induktionsspannung durch den Überspannungsschutzzweig 12 auf einen Wert begrenzt, bei dem weder im primärseitigen noch im sekundärseitigen Zündstromkreis Schaden auftreten kann.

Ist nun jedoch eine den Zündspannungsstoß zu den Kerzen leitende Verbindung unterbrochen, so ist in dem Sekundär­ stromkreis der Zündspule 6 nur eine relativ geringe Last wirksam. Wären keine Vorkehrungen getroffen, könnten dann im Sekundärstromkreis der Zündspule elektrische Über­ schläge auftreten, die meist eine schädliche Verbrennung von isolierenden Teile zur Folge haben. Bevor nun aber im vorliegenden Fall Schaden entsteht, wird beim Zünd­ vorgang der am Schaltglied 14 zunehmende Strom an dem Meßwiderstand einen so großen Spannungsabfall hervorrufen, daß dieser durch den Operationsverstärker 24 verstärkt an dem Steuerschaltungspunkt 29 eine solche Potentialanhebung bewirkt, daß die auftretende Induktionsspannung - im Ver­ gleich zum Normalfall - schon bei niedrigeren Werten einen Durchbruch an dem Schaltglied 14 hervorruft. Damit kann man erreichen, daß auch die im Sekundärstromkreis der Zündspule 6 dann auftretenden Spannungen keinen Schaden mehr anrichten.

Die Zündanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von derje­ nigen nach Fig. 1 dadurch, daß der Ausgang 28 des Opera­ tionsverstärkers 24 an die Basis eines (npn-) Transistors 39 angeschlossen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in einem Nebenschlußzweig des dritten Spannungsteilerwider­ standes 19 liegt. Außerdem wird hier am Operationsver­ stärker 24 der erste Eingang 23 durch den invertierenden Eingang und der zweite Eingang 25 durch den nichtinver­ tierenden Eingang gebildet. Die übrigen Schaltungselemente, welche die gleiche Bezugszahl wie in Fig. 1 tragen, haben auch die gleiche Wirkungsweise wie dort.

Die Zündanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich in der Wir­ kungsweise wie folgt von derjenigen nach Fig. 1:

Hier wird bei der Auslösung des Zündvorganges und gestörtem Sekundärstromkreis über das Schaltglied 14 ein Strom fließen, der an der Schaltstrecke 8 eine erhöhte Leit­ fähigkeit und demzufolge an dem Meßwiderstand 9 einen so hohen Spannungsabfall verursacht, daß über den Operations­ verstärker 24 die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 38 in den Sperrzustand gesteuert wird. Dadurch werden jetzt in dem Widerstandszweig 17 beide Spannungsteiler­ widerstände 18 und 19 wirksam, was eine Erhöhung des Span­ nungsabfalles am Widerstandszweig 17 zur Folge hat. Daraus ergibt sich, daß die an der Primärwicklung 5 auftretende Induktionsspannung jetzt auf einen niedrigeren Wert be­ grenzt wird und somit auch hier bei schadhaftem Sekundär­ stromkreis dort keine unzulässig hohen Spannungen ent­ stehen können.

In den dargelegten Beispielsfällen wird der Zündvorgang mit Hilfe eines mechanischen Schalters ausgelegt. Die Erfindung hat selbstverständlich auch für Zündanlagen Be­ deutung, in denen der Zündvorgang kontaktlos, z. B. mit Hilfe eines induktiven bzw. optischen Gebers, ausgelöst wird.

Der Meßwiderstand 9 kann beispielsweise auch gleichzeitig zur Begrenzung des über die Primärwicklung 5 geführten Stromes dienen, indem der Auswertezweig 21 zu der Basis eines nicht dargestellten Begrenzungstransistors geführt wird, dessen Emitter-Kollektor-Strecke im Nebenschluß der aus der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 7 und dem Meßwiderstand 9 bestehenden Serienschaltung liegt.

Claims (7)

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer aus der Primärwicklung einer Zündspule sowie der Schaltstrecke eines Schalttransistors bestehenden Serienschaltung, die an der Primärwicklung den Stromeintritt hat, mit einem von der zwischen der Primärwicklung und der Schaltstrecke vorhandenen Verbindung ausgehenden, zunächst über einen ersten Spannungsteilerwiderstand und danach über ein Schaltglied bestimmter Durchbruchsspannung zur Steuerelek­ trode des Schalttransistors führenden Überspannungsschutz­ zweig und mit einem von der zwischen dem ersten Spannungs­ teilerwiderstand und dem Schaltglied bestimmter Durchbruchs­ spannung vorhandenen Verbindung ausgehenden, über einen zweiten Spannungsteilerwiderstand führenden Widerstands­ zweig, der ständig mit dem der Primärwicklung abgewandten Anschluß der Schaltstrecke Verbindung hat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit abnehmender Last im Sekundärstromkreis der Zündspule (6) der Spannungsabfall am Widerstandszweig (17) erhöht wird und zwar unter Auswertung des an der Schaltstrecke (8) des Schalttransistors (7) austretenden Stromes.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - in Flußrichtung des Stromes betrachtet - auf die Schaltstrecke (8) ein Meßwiderstand (9) folgt und von der zwischen der Schaltstrecke (8) und dem Meßwiderstand (9) vorhandenen Verbindung ein Auswertezweig (21) ausgeht.

3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Widerstandszweig (17) - in Flußrichtung des Stromes betrachtet - auf den zweiten Spannungsteilerwider­ stand (18) ein dritter Spannungsteilerwiderstand (19) folgt und zwischen diesen beiden Widerständen ein Steuer­ schaltungspunkt (29) liegt.

4. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des an der Schaltstrecke (8) austre­ tenden Stromes ein Operationsverstärker (24) Verwendung findet, von der ein erster Eingang (23) mit einem Auswerte­ zweig (21) verbunden ist und ein zweiter Eingang (25) an einer stabilisierten Spannung (27) liegt.

5. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Eingang (23) der nichtinvertierende Eingang und der zweite Eingang (25) der invertierende Ein­ gang ist und daß der Ausgang (28) des Operationsverstär­ kers (24) mit dem Steuerschaltpunkt (29) Verbindung hat.

6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Operationsverstärker (24) zwischen dem zweiten Eingang (25) und dem Ausgang (28) eine Rückkopplung vor­ gesehen ist.

7. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Eingang (23) der invertierende Eingang und der zweite Eingang (29) der nichtinvertierende Ein­ gang ist und daß der Ausgang (28) des Operationsverstär­ kers (24) an der Steuerelektrode eines Transistors (38) liegt, dessen Schaltstrecke in einen Nebenschlußzweig des dritten Spannungsteilerwiderstandes (19) eingefügt ist.