DE3544618A1

DE3544618A1 - Complete induction voltage block in the primary circuit of semiconductor-switched coil ignition systems for internal-combustion engines

Info

Publication number: DE3544618A1
Application number: DE19853544618
Authority: DE
Inventors: Rolf 4270 Dorsten Badenhausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1986-07-10

Abstract

In order to prevent intermittent short-circuits of the induction voltage in the primary circuit of semiconductor-switched coil ignition systems, a capacitively connected semiconductor diode is additionally inserted in the primary circuit, between the ignition coil and the switching output stage. In consequence, an induction voltage behaviour is achieved on the primary side, which behaviour corresponds to an interrupter-contact-controlled ignition system and acts advantageously on the spark-current composition in order to ignite relatively weak ignition mixtures for an exhaust gas composition containing few hazardous materials.

Description

Vollständige Induktionsspannungssperrung im Primärkreis vonComplete induction voltage blocking in the primary circuit of

halbleitergeschalteten Spulenzündanlagen für Verbrennungsmaschinen Die Erfindung hetrifft eine vollständige Induktionsspannungs- sperrung Primärkreis von halbleitergeschalteten Spulenzündanlagen für Verbrennungsmaschinen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.Semiconductor-switched coil ignition systems for internal combustion engines The invention applies to a complete induction voltage blocking primary circuit of semiconductor-switched coil ignition systems for internal combustion engines according to the The preamble of claim 1.

In technischen Spulenzündanlagen kommt dem Unterbrecherkontat oder der elektronischen Schaltendstufe die wesentliche kufyabe zu, vor dem Zündauslosabeqinn einen genügend hohen Primärstrom durch die Zündspule (Zündtransformator) fließen zu lassen, sowie im und nach Zündauslösebeginn den durch ihr*) fließenden Primärstromfluß für die sich aus den induktiven und kapazitiven Komponenten des Primärkreises nachfolgend aufbauende, für die Einleitung des elektrischen Zündvorgangs unerläßliche primäre Induktionsspannung zu unterbrauchen.In technical coil ignition systems there is an interrupter contact or of the electronic switching output stage is essential kufyabe zu, before the ignition start a sufficiently high primary current can flow through the ignition coil (ignition transformer) as well as the primary current flow flowing through it *) during and after the start of triggering for the following from the inductive and capacitive components of the primary circuit constructive, Primary induction voltage essential for initiating the electrical ignition process to underuse.

Die seit geraumer Zeit bekannten unterbrecherkontaktgeschalteten Spulenzündanlagen (SZ), u. a. beschrieben von 1. Busselmeier in MTZ 6, 1944, S. 17B, sowie von J. Tßler n Bosch Technische Berichte, Bd. 1, Heft 5, S. 25h, werden im gegenwärtigen Serienautomobilbau zunehmend durch die halbleitergeschaltete Spulenzündanlage, vornehmlich der Transistorspulenzündung (TSZ), ersetzt (vgl. E. von Roda in osch Technische Berichte Bd. 7, Heft 3, S. 131).The coil ignition systems with breaker contact, which have been known for some time (SZ), inter alia. described by 1. Busselmeier in MTZ 6, 1944, p. 17B, and by J. Tßler n Bosch Technical Reports, Vol. 1, Issue 5, p. 25h, are used in the current series production of automobiles increasingly through the semiconductor-switched coil ignition system, primarily transistor coil ignition (TSZ), replaced (see E. von Roda in osch Technical Reports Vol. 7, Issue 3, p. 131).

In Übereinstimmung mit den aufgeführten Quellenangaben erqibt sich dc primäre Induktionsspannung bei der SZ aus einer gedämpften sinusförmig abklingenden Resonanzschwingung der im Primärkreis wirksamen induktiven, kapazitiVen nd ohmschen Komponenten und ist nach dem Transfomator-Gesetz anteilig im Funkenstrom enthalten.In accordance with the quoted sources, the result is dc primary induction voltage at the SZ from a damped sinusoidal decaying Resonance oscillation of the inductive, capacitive ones active in the primary circuit nd ohmic Components and, according to the transformer law, is proportionately contained in the spark current.

*) bezeichnet ist die Schaltendstufe bzw. Unterbrecherkontakt Auch bei der halbleitergeschalteten Spulenzündanlage, hre Verschaltung wird von G. Söhner in Bosch Technische Gerichte Bd. 5, HeFt 5/6 beschrieben, folgt die Induktionsspannung im wesentlichen vorqenannter Gesetzmäßigkeit; sie wird Im Gegensatz zur SZ dann kurzqeschlossen, wenn se den moglichen Kollektor-Emitter-Steuerspannungsbereich des für Sperrbetrieb angesteuerten Schalttransistors unterschreitet.*) is the switching output stage or interrupter contact Even in the case of the semiconductor-switched coil ignition system, your interconnection is made by G. Söhner Described in Bosch Technical Courts, Vol. 5, HeFt 5/6, the induction voltage follows essentially of the aforementioned regularity; she will im In contrast to the SZ then short-circuited, if se the possible collector-emitter control voltage range for reverse operation controlled switching transistor.

Dies erklärt sich durch nachfolgende Leitung von am Kollektor bzw. von am Schaltausgang dess Schaltgerätes vorhandenen 3egrenzungsdioden oder Schutzdioden; sofern diese nicht vorhanden sein sollten durch das Leitfähigkeitsverhalten des Transistors für diesen Retriebszustand.This is explained by the subsequent line from the collector or of existing at the switching output of the switching device 3limiting diodes or protection diodes; if these should not be available due to the conductivity behavior of the Transistor for this operating state.

Hierdurch bedingt wird auch der dadurch ableitbare Bechselstromanteil der Primärinduktionsspannung im Funkenstrom, welcher sich näherungsweise nur noch exponentiell abbauen kann, herabgesetzt; vgl. 8ild 1 in ATZ 80 (1978) 4, S 15G.This also causes the alternating current component that can be derived from it the primary induction voltage in the spark current, which is only approximately can decrease exponentially, decreased; cf. 8 picture 1 in ATZ 80 (1978) 4, S 15G.

Einer Forschungsarbeit der Universität Stuttgart, teilver-Öffentlicht in Automobilindustrie 3/78, S. 37 ist entnehmbar, daß gegenüber der TSZ, bei der im Einklang mit vorqenanntan uellenangaben im wesentlichen die Höhe des Glimmentladestroms durch den gesteigerten Energieumsatz im Primärkre is der Zündanlage zunimmt, die SZ im Vergleich besonders dadurch gekennzeichnet ist, dass die Glimmentladung zugunsten von durch Folgefunken verursachten Durchbruchsphasen (zyklisch) rascher rlnscht. Da die Glimmentladung einen für die Gemischentflammunq relevanten Wirkungsgrad von ca. 30%, die Durchbruchentladung jedoch einen entsprechenden Wirkungsgrad von ca.95% aufweist, ist die TSZ demzufolge nicht In der Lage, die vom Prinzip her vorteilhaftere Funkenentladung der SZ mitzuliefern.A research project by the University of Stuttgart, partially published in the automotive industry 3/78, p. 37 it can be seen that compared to the TSZ, in the in accordance with the aforementioned References essentially the level of the glow discharge current due to the increased energy consumption in the primary circuit of the ignition system, the SZ in comparison is particularly characterized in that the glow discharge is in favor of breakdown phases caused by subsequent sparks (cyclical) faster rlnscht. Since the glow discharge has an efficiency of approx. 30%, the breakthrough discharge however has a corresponding efficiency of approx. 95% the TSZ is consequently not able to use the more advantageous in principle Delivery of spark discharge to the SZ.

er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der TSZ und anderen halbleitergeschalteten Spulenzündanlagen gleiche elektrische Voraussetzungen im Primärkreis wie bei der SZ zu schaffen Diese Aufgabe wird bei einer gattungsmäßigen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.he invention is based on the object in the TSZ and other semiconductor-switched Coil ignition systems have the same electrical requirements in the primary circuit as in the To create SZ This task is performed with a generic facility solved by the characterizing features of claim 1.

Zur Erzielung eines technisch optimierten Induktionsspannungsverlaufs ist die Halbleiterdiode an ihren Elektroden mit einer Schaltkombination entsprechend gewählter Primärkreiskapazitäten versehen.To achieve a technically optimized induction voltage curve is the semiconductor diode at their Electrodes with a switch combination accordingly selected primary circuit capacities.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dL. i Ca Gemischentflammung bestehenden Vorteil der SZ mit den bekannten Vorteilen der TSZ zu vereinigen; diese tellen somit günstigere Voraussetzungen für die Entflammung magerer Zündgemische im Sinne schadatoffärmerer Abgaszusammensetzung dar.The advantages that can be achieved with the invention are dL. i Approx Mixture ignition existing advantage of the SZ with the known advantages of the TSZ to unite; these thus create more favorable conditions for ignition lean ignition mixtures in the sense of a lower-polluting exhaust gas composition.

Zur Verdeutlichung ist in Fig. I ein Ausführungsbeispiel mit einem npn-Endstufentransistor im TSZ-Schaltgerät und UBatt als Fahrzeugmasse angegeben.For clarification is in Fig. I an embodiment with a npn output stage transistor in the TSZ switchgear and UBatt specified as vehicle mass.

Für primärseitige Zündspulenhauptinduktivitäten von 3@ll bis @ mll beträgt CA ca. 0,1 mikroFarad, CAK ca. 0,02 mikroFarad und die an der Diodenkatode wirksame Kapazität CK nsgesamt bis ca. 0,1 mikroFarad. Die Daten der Halbleiter- iode sind IFmax ca. 10 A, ISp< 1mA, UFmax < 1,2 V, USp# 600 V. Es wurde auf die Klemmenbezeichnungen der Kraftfahrzeug-.ndustrie zurückgegriffen. Zur Übersichtlichkeit wurden ohmsche Verlust- oder Meßwiderstände (Shuntmessung für TSZ) nicht mitangeführt, desgleichen die TSZ-Endstufe schützenden Bauelemente.For primary-side ignition coil main inductances from 3 @ ll to @ mll CA is approx. 0.1 microFarad, CAK approx. 0.02 microFarad and the one at the diode cathode effective capacitance CK ntotal up to approx. 0.1 microFarads. The data of the semiconductor iode IFmax are approx. 10 A, ISp <1mA, UFmax <1.2 V, USp # 600 V. The Terminal designations used in the automotive industry. For clarity ohmic loss or measuring resistances (shunt measurement for TSZ) were not included, likewise the components protecting the TSZ output stage.

°) Bezug: die Vorteile der Erfindung°) Reference: the advantages of the invention

Claims

Claim The invention relates to a complete induction voltage lock in the primary circuit of semiconductor-switched coil ignition systems for advertising combustion machines, especially for the technically known transistor coil ignition (TSZ (with different possible pre-control, i.e. contact-controlled, contactless-controlled, in Verhund complex electronic engine control, computer-controlled, for use in ignition systems for gasoline, rotary, two-stroke engines and other combustion engines operated by external ignition, through this characterized in that in the existing series connection of ignition coil or ignition transformer and transistor of the Schaltandstufa between these two components a semiconductor diode in with the transistor discrete or integrated aufor stromrichtunqsäß: q such inserted Jird, that this switched through switching output stage tn time range before Ignition start is also acted upon in the direction of flow, so that they then the The switching output stage is electrically disconnected from the ignition coil when the potential area changes the induction voltage generated in the primary circuit after the start of the ignition release the output-side control voltage range accessible for the switching transistor is located.

2. Indukltionsspannungssperring according to claim 1, characterized in, that the semiconductor diode to achieve ines technically optimized induction voltage curves at their electrodes with a switching combination of appropriately selected primary circuit capacitances is provided.