DE3033367C2 - Schaltkreis zum Steigern von Intensität und Dauer der von einer Zündspule eines Zündsystems für Brennkraftmotoren lieferbaren Zündfunken - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Schaltkreis zum Steigern von Intensität und Dauer der von einer Zündspule eines Zündsystems für Brennkraftmotoren lieferbaren Zündfunken, insbesondere für Kraftfahrzeug-Zündsysteme, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein derartiger Schaltkreis ist aus der DE-OS 27 36 643 bekannt. Durch die Vor-Aufladung des Ladekondensators wird eine hohe Intensität des Zündfunkens zum Zündzeitpunkt erreicht, während durch die Resonanz-Dauerschwingung im ersten Stromkreis unter Aufrechterhaltung einer periodischen Zuschaltung der Gleichspannungsquelle dafür Sorge getragen wird, daß der Zündfunken eine beliebig wählbare Dauer besitzt, wobei die Intensität zwar geringer ist als zum Auslösezeitpunkt, infolge der ungedämpften Schwingung des ersten Stromkreises jedoch im wesentlichen über die gesamte Zündfunkendauer gleich bleibt Voraussetzung für diesen Betrieb ist freilich, daß die beiden Transistoren zeitlich exakt angesteuert werden, insbesondere das Zuschalten der Gleichspannungsquelle exakt in der Resonanzfrequenz des ersten Stromkreises erfolgt, weil sonst die Intensität des Zündfunkens mit fortschreitender Zündfunkendauer stark abfällt Nun ist aber die Resonanzfrequenz des ersten Stromkreises in der Praxis zwangsläufig Änderungen und Schwankungen unterworfen, insbesondere weil sich die fortlaufenden Temperatur- und Druckänderungen an der Zündstrecke (Zündkerze) auf dit· einen Teil des ersten Stromkreises darstellende Zündspule auswirken, aber auch weil der gesamte Schaltkreis durch seine Anbringung im Kraftfahrzeug atmosphärischen Einflüssen, wie Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt ist Wie praktische Versuche gezeigt haben, ist es deshalb selbst bei exaktester Vor-Einstellung der Steuertakte nicht zu verhindern, daß während des Betriebs durch Änderungen Her Resonanzfrequenz die Schwingung des ersten Stromkreises zu einer stark gedämpften Schwingung wird, mit der Folge eines beträchtlichen Rückgangs der Zündfunkenintensität.

Aus der Zeitschrift »Funkschau«, 1967, Heft 20, Seiten 637 und 638, ist eine Thyristor-Zündanlage bekannt, bei welcher der Ladekondensator in Form eines Schwingungsvorgangs über eine Drossel aufgeladen wird, also eine Resonanzaufladung des Kondensators erfolgt. Eine periodische Zuschaltung der Spannungsquelle zum die Zündspule enthaltenden Stromkreis nach Auslösung des Zündfunkens ist dabei jedoch nicht vorgesehen, so daß im Stromkreis nur eine gedämpfte Schwingung auftritt, mit der Folge einer starken Verminderung der Funkenintensität während des Zündvorgangs. Auch bei einer Kombination dieses Schaltkreises mit demjenigen nach der eingangs erwähnten Zündanlage würde den Nachteil der Intensitätsabnahme des Zündfunkens nicht vermeiden lassen, weil damit offensichtlich die obenerwähnten Schwierigkeiten der Taktsteuerung infolge Resonanzfrequenzänderungen des Stromkreises während des Betriebs nicht ausgeschaltet werden können. Dasselbe gilt für das Zündsystem nach der DE-OS 22 33 766, bei dem viele Zündfunken durch die oszillierende Entladung des Speicherkondensators erzeugt werden, die Schwingung also ebenfalls gedämpft ist.

Schließlich zeigt die DE-OS 25 17 940 ein Zündsystem, bei dem ein erster Zündfunke durch Entladung eines Kondensators erzeugt wird und weitere Zündfunken durch Schwingungen eines Oszillators hervorgerufen werden. Dabei wird zwar durch den Oszillator eine ungedämpfte Schwingung erzeugt, jedoch ist dieser Schaltkreis infolge der Erfordernis eines Oszillators sehr aufwendig und verbraucht vergleichsweise viel Energie, was den Einsatz in Kraftfahrzeugen aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig beeinflußt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Schaltkreis der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß er ungeachtet der im praktischen Betrieb auftretenden Resonanzfrequenzverschiebungen stets ungedämpft schwingt und damit eine gleichbleibende Intensität des Zündfunkens über die jeweilige Zünddauer gewährleistet, ohne daß es dabei eines

komplizierten, teuren und anfälligen schalttechnischen Aufbaus bedarf. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kauptanspruch gekennzeichnet

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltkreis wird durch die Verwendung eines Rückkopplungstransformators eine Eigensteuerung des Resonanzschwingkreises und eine Zuschaltung der Gleichspannung im Takt der Resonanzfrequenz, und zwar ohne äußere Einwirkungen, erreicht. Damit aber ist ohne aufwendige zusätzliche Schaltelemente und Schwingungserzeuger eine ungedämpfte Dauerschwingung des Stromkreises und folglich eine konstante Intensität des Zündfunkens über eine beliebige Länge gewährleistet

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert Auf der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild des Schaltkreises, und

Fig.2 eine grafische Darstellung des zeitlichen Stromverlaufs des Funkens.

Gemäß F i g. 1 weist der erfindungsgemäße Schaltkreis einen ersten Resonanzkreis /1 auf, dessen wesentlichste Teüe eine Zündspule 10, etwa die serienmäßige Zündspule eines Kraftfahrzeugs, und ein Ladekondensator 11 sind. Zwischen Reaktanz der Spule 10 und Ladekondensator 11 besteht Resonanzbeziehung. Weiterhin weist der Resonanzkreis /1 zwei Transistoren 12 und 13 auf, deren Basis jeweils mit einer Transformatorwindung 14 bzw. 15 sowie mit entsprechend der Zeichnung gerichteten Gleichrichter-Dioden 16 und 17 versehen sind. Der Emitter des Transistors 13 ist über zwei Gleichrichter-Dioden 18 und 19 mit dem Kollektor des Transistors 12 verbunden, während dem Emitter des Transistors 12 eine Gleichrichterdiode 20 nachgeschaltet ist Die erwähnten Spulen 14 und 15 sitzen auf dem gemeinsamen Kern eines im ganzen mit 21 bezeichneten Rückkopplungstransformers, auf dem sich auch noch eine Spule 22 eines Zweiges des ersten Resonanzkreises /1 befindet. Der Transistor 12 ist außerdem über den Schaltpunkt 23 und den Transistor 24 ansteuerbar. An der Kollektorseite des Transistors 13 liegt eine Gleichspannung von beispielsweise 110 V.

Weiterhin ist ein zweiter Resonanzkreis /2 vorgesehen, der als Hauptbestandteile den Ladekondensator 11 und eine Spule 25 enthält. Am zweiten Resonanzkreis /2 liegt eine Spannung von beispielsweise 320 V. In den Kreis / 2 ist außerdem ein Thyristor 26 eingesetzt.

Die beiden Spannungen von 110 V und 320 V werden beispielsweise von zwei Ausgängen eines Gleichstromumformers geliefert, dessen Eingang an dem Ausgang der Autobatterie liegt.

Der Schaltkreis arbeitet folgendermaßen. Zunächst seien beide Schaltkreise /1 und /2 stromlos, d.h. die Transistoren 12 und 13 sowie der Thyristor 26 befinden sich im Sperrzustand. Wird nun durch einen Steuerimpuls der Thyristor 26 auf Durchlaß geschaltet, dann fließt durch die Spule 25 ein Stromstoß, der sich spannungsmäßig durch die Resonanz zwischen Spule 25 und Kondensator 11 so verstärkt, daß der Kondensator 11 e<ne Vor-Aufladung einer Spannung zwischen 400 und 700 V erhält Ein Abfließen dieser Ladung wird zu diesem Zeitpunkt durch den gesperrten Transistor 12 verhindert Gelangt nun von einer nicht gezeichneten,

ic den Zündzeitpunkt bestimmenden Steuereinrichtung ein Drücker-Impuls am Schaltpunkt 23 an, so schaltet dieser den Transistor 12 auf Durchlaß, mit der Folge, daß die Ladung des Kondensators 11 über den Transistor 12 zur Zündspule 10 gelangt womit diese einen Zündfunken hoher Energie auslöst. Zugleich aber baut sich von der Zündspule 10 über die Diode 16 und die Spule 22 ein Schwingungsweg zum Kondensator 11 auf, wobei der Stromdurchfluß durch die Spule 22 die Steuerspulen 14 und 15 der Transistoren 12 und 13 derart induziert daß diese die Transistoren 12 und 13 im Takt der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises /1 schäften. Es ergibt sich eine Resonanz-Dauerschwingung des aus den Elementen 10 und 11 bestehenden Schwingkreises unter Eigensteuerung durch die Transistören 12,13 und Energiezufuhr über den Spannungsanschluß 110 V. Die sinusförmige Stromschwingung hoher Frequenz führt somit zu einer Fortdauer des Zündfunkens. Der Zündfunken wird erst dann gelöscht, wenn der Transistor 24 vom nicht gezeichneten Taktgeber angesteuert wird und seinerseits den Transistor 12 sperrt.

F i g. 2 zeigt den zeitlichen Stromverlauf des Funkens. Dabei entspricht die erste, sehr hohe Amplitude zum Startzeitpunkt des Funkens der Entladung des vorgeladenen Kondensators 11, während die nachfolgenden Stromschwingungen niedrigerer, aber gleichbleibender Höhe durch die Schwingung im Resonanzkreis /1 verursacht sind.

Die Steuersignale für den Thyristor 26. den Steuerpunkt 23 und den Transistor 24 können von normalen Zündkontakten über eine elektronische Steuereinheit üblicher Bauart erfolgen, die ihrerseits von üblichen Zündkontakten oder auf optischem Wege getaktet wird. Wesentlich ist nur, daß der Thyristor 26 5 bereits vor Auslösung des Zündvorgangs auf Durchlaß geschaltet wird, so daß zum Zeitpunkt des Zündbeginns der Kondensator bereits aufgeladen ist.

Der erfindungsgemäße Schaltkreis kann zum Aufbau eines Zündsystems verwendet oder aber als gesondertes Bauteil mit einem bereits vorhandenen Zündsystem kombiniert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   t. Schaltkreis zum Steigern von Intensität und Dauer der von einer Zündspule eines Zündsystems für Brennkraftmotoren lieferbaren Zündfunken, insbesondere für Kraftfahrzeug-Zündsysteme, bestehend aus einem ersten, als Resonanzkreis wirkenden Stromkreis, der die Zündspule, einen Ladekondensator, zwei über die Spulen eines gemeinsamen Transformators durchschaltbare Transistoren und eine Gleichspannungsquelle enthält, und aus einem zweiten Stromkreis, der den Ladekondensator und eine zweite, eine höhere Spannung als die erste Spannungsquelle aufweisende Gleichspannungsquelle enthält, wobei die beiden is über den gemeinsamen Ladekondensator miteinander gegensinnig verbundenen Stromk/eise derart gesteuert sind, daß zunächst bei gesperrtem ersten Stromkreis der Ladekondensator durch den zweiten Stromkreis eine vergleichsweise hohe Vor-Aufladung erhält, dann zum Zündzeitpunkt der erste Stromkreis auf ein Signal eines Impulsgebers hin durchgeschaltet wird, womit sich der Ladekondensator über den ersten Stromkreis entlädt und dabei sowohl den Zündfunken als auch im ersten Stromkreis eine Resonanz-Dauerschwingung auslöst, die durch periodisches Zuschalten der Gleichspannungsquelle zum ersten Stromkreis mittels des einen der beiden Transistoren aufrechterhalten wird, und daß schließlich zum Zündfunken-Löschzeitpunkt der erste Stromkreis mittels des anderen der beiden Transistoren auf ein Signal eines Impulsgebers hin wieder gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschaltung des ersten Stromkreises (/1) zum Zündzeitpunkt mittels des anderen (12) der beiden Transistoren erfolgt, daß die beiden Transistoren (12, 13) über die Spulen eines gemeinsamen Rückkopplungstransformators (21), auf dem noch eine im ersten Stromkreis (IX) liegende Spule (22) angeordnet ist, in der Resonanzfrequenz des ersten Stromkreises (I1) durchgeschaltet werden, und daß der zweite Stromkreis (12) ein Resonanzkreis ist, bei dem in Reihe zum Ladekondensator (11) und zur zweiten Gleichspannungsquelle eine Spule (25) und ein von außen durch einen Taktgeber steuerbarer Thyristor (26) geschaltet sind.
2. 2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Zusatz-Bauelement zwischen Stromquelle und Zündspule (10) des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist.
3. 3. Schaltkreis nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen vorgeschalteten Gleichspannungswandler.