DE3152015C2

DE3152015C2 - Elektronische Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3152015C2
Application number: DE3152015A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.Ing. FH 8501 Cadolzburg Erhard
Original assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Current assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1981-12-31
Publication date: 1983-11-24
Also published as: FR2519380A1; FR2519380B1; SE447749B; US4428333A; SE8201796L; DE3152015A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Zündanker mit zugleich die Zündspule bildender Primär- und Sekundärwicklung, der über ein mit der f>5 Brennkraftmaschine verbundenes Polrad erregt wird, mit einem mit der Primärwicklung verbundenen Primärstromkreis, der durch einen Schalttransistor im gewünschten Zündzeitpunkt zur Erzeugung eines Zündfunkens unterbrochen wird- wobei der Schalttransistor über ein elektronisches Bauelement zwischen Basis und Kollektor durchgeschaltet und im Zündzeitpunkt durch einen mit dem elektronischen Bauelement verbundenen und in einem parallel zur Schaltstrecke des Schalttransistors liegenden Stromzweig angeordneten Thyristor gesperrt wird, und mit einem zur Ansteuerung des Thyristors dienenden Hilfsstromkreis, der die Reihenschaltung einer Hilfswicklung und eines Kondensators und eine Diode aufweist und bei dem Diode und Kondensator miteinander und mit einem Anschluß des Thyristors verbunden sind.

Den meisten elektronischen Zündvorrichtungen mit Unterbrechung des Primärkreises im gewünschten Zündzeitpunkt (wir verweisen hierzu beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift 27 30 002) ist es gemeinsam, daß bei erregter Primärspule der Schalttransistor mittels eines als Widerstand ausgebildeten elektrischen Bauelements durchgeschaltet wird. Der Steuertransistor, er könnte selbstverständlich auch ein Steuerthyristor sein, schließt zum Zündzeitpunkt Basis und Emit'.er des Schalttransistors kurz, so daß dieser den Stromfluß in der Primärwicklung unterbricht und dadurch die Zündspannung über Induktion in der Sekundärwicklung erzeugt wird.

Bei diesen bekannten Schaltungen wird über einen Spannungsteiler bestimmt, wann der Schalttransistor vom Steuerbauteil gesperrt werden soll. Dies hat jedoch den Nachteil, daß ein derartiger Spannungsteiler abgeglichen werden muß und daß sowohl für den Schalttransistor, als auch für das Steuerbauteil eine Temperaturkompensation notwendig ist.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist aus der US-Patentschrift 4173 961 bereits eine Zündvorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekanntgeworden, bei der zusätzlich ein Hilfskreis aus einer mit der Zündspule magnetisch gekoppelten Hilfswicklung, einem Kondensator und einer Diode vorgesehen ist, wobei diese Diode als Steuerbauteil in die Steuerstrecke des Thyristors eingeschaltet ist. Durch diese Schaltungsanordnung wird dabei erreicht, daß das Unterbrechen des Primärstromkreises der Zündspule genau zu dem Moment des maximalen Stromflusses stattfindet.

Bei der Anordnung nach dieser US-Patentschrift entstehen jedoch durch die Verwendung des Übertragers Energieverluste, die noch dadurch erhöht werden, daß die Diode des Hilfskreises der Steuerstrecke des Thyristors parallelgeschaltet ist. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Spannungsabfall, der es wiederum erforderlich macht, daß zur Sicherstellung der Unterbrechung des eigentlichen Schalttransistors zusätzlich eine weitere Diode vorgesehen werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß jede unnötige Bedämpfung vermieden werden kann, nachdem es sich in der Praxis gezeigt hat, daß es bei derartigen elektronischen Zündvorrichtungen bereits darum geht, sorgfältig darauf zu achten, daß die Leiterbahnen keine unnötige Bedämpfung und damit keine Energieverluste darstellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Diode mit ihrer Kathode mit dem Kondensator verbunden ist, daß der gemeinsame Verbindungspunkt von Diode und Kondensator unmittelbar am Steueranschluß des Thyristors liegt, daß die Diode parallel zur Steuerstrecke des Thyristors geschaltet ist und daß die Hilfswicklung in Serie mit der

Primärwicklung geschaltet und mit dem Zündanker magnetisch gekoppelt ist.

Die erfindungsgerr.äße Vorrichtung vermeidet zunächst das Vorsehen eines separaten Übertragers, da unmittelbar eine in Serie mit der Primärspule der Zündspule liegende Hilfswicklung ohnt gesonderten Ohertrager verwendet wird. Dies macht die Schaltung zum einen billiger und kleiner, und vermindert darüber hinaus, was wesentlich bedeutsamer ist, auch die Energieverluste.

Ein weiterer aedeutsamer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich daraus, daß die Diode des Hilfskreises der Steuerstrecke des Thyi istors parallelgeschaltet ist und nicht unmittelbar hinter der Kathode gelegt ist. Dadurch läßt sich die bei der vorbekannten Schaltung notwendige zweite Diode vollständig vermeiden, was neben der Einsparung und Vereinfachung der Schaltung insbesondere wiederum die Energieverluste herabsetzt.

Die Hilfswicklung lädt den Kondensator über die Diode so lange auf, wie die Induktion und somit die Spannung in der Hilfswicklung zunimmt. Nach Überschreiten der Maximalspannung bleibt diese am Kondensator erhalten, während die Spannung an der Hilfswicklung wieder abnimmt. Wenn die Differenz die Schwellspannung des Thyristors erreicht, schaltet dieser durch und sperrt den Schalttransistor. Durch diese Schaltung liegt der Zündzeitpunkt allenfalls sehr kurz hinter dem Zeitpunkt der größtmöglichen Energieaufnahme der Primärspule. Geht man beispielsweise davon aus, daß Spannungswerte von 20 bis 30 Volt in der Hilfswicklung induziert werden und man als Schwellspannung für einen Thyristor etwa 0,7 Volt ansetzen kann, so sieht man, daß tatsächlich diese Schwellspannung bereits erreicht ist, wenn noch praktisch das Maximum der Energieaufnahme in der Primärspule vorhanden ist.

Noch weiter verbessern läßt sich aber die erfindungsgemäße Schaltung, indem man die Hilfswicklung und den Kondensator so dimensioniert, daß durch Parallelresonanz das Spannungsmaximum der Hilfswicklung vorverlegt wird. Auf diese Weise läßt sich nämlich erreichen, daß der Zündzeitpunkt exakt auf den Punkt maximaler Energieaufnahme der Primärspule, oder sogar vor diesen Punkt gelegt werden kann.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, das elektronische Bauelement als Treibertransistor auszubilden, wobei der Thyristor die Basis-Emitter-Strecke des Treibertransistors überbrückt. Dadurch wird eine Bedämpfung der Primärspule ve-hindert, mit der Folge, daß die Energie der Primärspule vollständig für den Zündfunken genutzt werden kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, sowie anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Zündvorrichtung, bei der das elektronische Bauelement ein Widerstand ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schaltung mit einem Treibertransistor als elektronisches Bauelement und

F i g. 3 und 4 zwei Varianten der möglichen Ausbildung einer erfindungsgeinäßen Zündanlage.

Die beiden dargestellten elektronischen Zündvorrichtungen gemäß den I' i g. 1 und 2 enthalten einen Zündanker 1 mit einem Magnetkern 2, sowie einer Primärspule 3 und einer Sekundärspule 4. Durch einen am Zündanker vorbeibewegten Permanentmagneten eines Polrades 5, welches mit der Brennkraftmaschine verbunden ist — beispielsweise kann das Polrad 5 das Lüfterrad sein — wird in der Primärwicklung 3 eine Spannung induziert. Durch diese Spannung wird bei der Schaltung nach F i g. 1 über den Widerstand R der Schalttransistor Γ2 durchgeschaitet Es flieüt nunmehr

ίο ein Strom durch den Schalttransistor T2.

Die Hilfswicklung 3a, die magnetisch mit der Zündspule 1 gekoppelt ist, lädt den Kondensator Cüber eine Diode D so lange auf, wie die Induktion und damit die Spannung in der Hilfswicklung zunimmt. Nach Überschreiten der Maximalspannung bleibt diese am Kondensator Cerhalten, während die Spannung an der Hilfswicklung 3a wieder abnimmt. Wenn diese Differenz di6 Schwellspannung des Steuerthyristors T3 erreicht, schaltet dieser durch und sperrt damit den Schalttransistor T2. Der Zündzeitpunkt liegt aber immer ganz kurz nach der größtmöglichen Energieaufnahme der Primärspule 3. Dies bedeutet optimale Energieausnutzung der durch den umlaufenden Dauermagnet des Polrades 5 induzierten Energie. Bei der

2ϊ beschriebenen Schaltung wird bereits bei relativ kleinen Drehzahlen eine Hochspannung erzeugt. Diese Eigenschaft ist insbesondere beim Anwerfen der Brennkraftmaschine von Hand vorteilhaft Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist die Frühverstellung bei Drehzahl-

j(i erhöhung. Die Spannungsabnahme nach Überschreiten des Maximalwertes verläuft bei höheren Drehzahlen an der Hilfswicklung steiler. Dadurch wird der Spannungsunterschied zwischen Kondensator und Hilfswicklung früher erreicht und der Transistor schaltet eher durch.

Γ. Darüber hinaus kann auch noch durch entsprechende Dimensionierung der Hilfswicklung 3a und des Kondensators C eine Parallelresonanz eingestellt werden, die das Spannungsmaximum der Hilfswicklung vorverlegt. Dadurch kann der Zündzeitpunkt auf oder sogar vor den Punkt maximaler Energieaufnahme der Primärspule gelegt werden, weil der Spannungsanstieg praktisch mit ständig abnehmenden Momentanfrequenzen erfolgt und das Spannungsmaximum der Hilfswicklung durch Ausnützung der Parallelresonanz von Kondensator und

■ti Hilfswicklung vorverlegt worden ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit verbesserter Energieausnutzung. Der Widerstand R in F i g. 1 bedampft die Primärspule und ist deshalb bei der Ausführungs-

''" form nach Fig. 2 durch einen Treibertransistor Ti ersetzt, der im durchgestalteten Zeitpunkt einen sehr kleinen Widerstand zum Durchschalten des Schalttransistors darstellt, während er zum Zündzeitpunkt relativ hochohmig ist. Dadurch kann der in F i g. 2 eingesetzte

>'·> Schutzwiderstand R1 zehnmal größer sein als der Widerstand R in Fig. 1, so daß keine Bedämpfung der Primärspule mehr auftritt.

Die erfindungsgemäßc Zündvorrichtung läßt sich auf einem Zweischenkelkern aufbauen, so daß sie sehr

«ι wenig Platz beansprucht. Zur Erzielung einer großen Riicklaufsicherheit ist es dabei vorteilhaft, wenn die Anordnung gemäß Fig.4 gewählt ist, bei der die Zündanlage auf dem — in Drehrichtung des Polrades 5 — nachlaufend angeordneten Schenkel des Zweischen-

^v'' kclkerns 6 angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Zündanker mit zugleich die Zündspule bildender Primär- und Sekundärwicklung, der über ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Polrad erregt wird, mit einem mit der Primärwicklung verbundenen Primärstromkreis, der durch einen Schalttransistor im gewünschten Zündzeitpunkt zur Erzeugung eines Zündfunkens unterbrachen wird, wobei der Schalttransistor über ein elektronisches Bauelement zwischen Basis und Kollektor durchgeschaltet und im Zündzeitpunkt durch einen mit dem elektronischen Bauelement verbundenen und in einem parallel zur Schaltstrecke des Schalttransistors liegenden Stromzweig angeordneten Thyristor gesperrt wird, und nut einem zur Ansteuerung des Thyristors dienenden Hilfsstromkreis, der die Reihenschaltung einer Hilfswicklung und eines Kondensators und eine Diode aufweist und bei dem Diode und Kondensator miteinander und mit einem Anschluß des Thyristors verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D) mit ihrer Kathode mit dem Kondensator (Q verbunden ist, daß der gemeinsame Verbindungspunkt von Diode (D) und Kondensator (C) unmittelbar am Steueranschluß des Thyristors (TZ) liegt, daß die Diode (D) parallel zur Steuerstrecke des Thyristors (TZ) geschaltet ist und daß die Hilfswicklung (Za) in Serie mit der Primärwicklung (3) geschaltet und mit dem Zündanker(l) magnetisch gekoppelt ist.

2. Elektronische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (Za) und der Kondensator (C) so dimensioniert sind, daß durch Parallelresonanz das Spannungsmaximum der Hilfswicklung vorverlegt wird.

3. Elektronische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement ein Widerstand (R) ist und daß der Thyristor (TZ) im Basis-Emitter-Kreis des Schalttransistors (T2) liegt.

4. Elektronische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement ein Treibertransistor (Ti) ist, wobei der Thyristor (TZ) die Basis-Emitter-Strecke des Treibertransistors (Ti) überbrückt.

5. Elektronische Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibertransistor (Tt) in Serie mit einem Schutzwiderstand (Ri) dem Schalttransistor (TT) parallelgeschaltet ist.

6. Elektronische Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf dem — in Drehrichtung des Polrades (5) nachlaufend angeordneten — Schenkel eines Zweischenkelkerns (6) angeordnet sind.