DE3614773A1 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung nach dem Ober­ begriff des Hauptanspruches. Es ist (nach der DE-PS 25 49 586) be­ reits eine in dieser Richtung liegende Zündeinrichtung bekannt, die jedoch bezüglich ihrer Arbeitsweise nicht in jedem Fall befriedigt. So kann es dort beispielsweise vorkommen, daß durch Schwankungen der Drehzahl bzw. der Betriebsspannung oder auch durch Exemplarstreuun­ gen bei den zur Anwendung kommenden Signalgebern die Verschiebung der zum Trigger gehörenden Schaltschwelle nicht in der Weise er­ folgt, wie das erwünscht ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen und dabei die vorer­ wähnte Unzulänglichkeit zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Maßnahmen gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisie­ rung der Erfindung angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schal­ tungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die dargestellte Zündeinrichtung soll zu der nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeu­ ges gehören. Diese Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche beispielsweise 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 (Zündschalter) 3 enthaltende Versorgungsleitung 4 aus. Die Versor­ gungsleitung 4 verzweigt sich über die Primärwicklung 5 einer Zünd­ spule 6 zu einer Serienschaltung, die aus einem elektronischen Un­ terbrecher 7 und einem Meßwiderstand 8 besteht. Der elektronische Unterbrecher 7 wird durch einen (npn-) Endtransistor 9 gebildet, der mit seinem Kollektor an der Primärwicklung 5 und mit seinem Emitter an dem Meßwiderstand 8 liegt.

Die Zündvorgänge werden durch einen Signalgeber 10 ausgelöst, der einem Trigger 11 mit den Transistoren 12, 13, 14 vorgeschaltet ist. Die Kollektoren der Transistoren 12, 13, 14 haben je über einen von drei Widerständen 15, 16, 17 mit einer Leitung 18 Verbindung, die über eine Verpolungsschutzdiode 19 an der Versorgungsleitung 4 liegt. Die Basis des Transistors 12 hat über einen Widerstand 20 mit dem einen Anschluß des Signalgebers 10 Verbindung, während der an­ dere Anschluß des Signalgebers 10 über einen Widerstand 21 an den gemeinsamen Verbindungspunkt zweier in Serie geschalteter Wider­ stände 22, 23 angeschlossen ist, wobei diese Serienschaltung 22, 23 zwischen dem Emitter des Triggertransistors 14 und der Masseleitung 2 liegt. Die miteinander verbundenen Basen der Triggertransistoren 13, 14 sind an eine Leitung 24 angeschlossen, die von der Verbindung zwischen einen Widerstand 25 und der Kathode einer Zenerdiode 26 ausgeht. Der Widerstand 25 und die Zenerdiode 26 bilden eine zwi­ schen der Leitung 18 und der Masseleitung 2 liegende Serienschal­ tung, wobei die Zenerdiode 26 mit ihrer Anode der Masseleitung 2 zu­ gewandt ist. Die Emitter der Triggertransistoren 12, 13 sind mitein­ ander und gemeinsam über einen Widerstand 11 a mit der Masseleitung 2 verbunden.

Der über den Widerstand 20 an dem Triggertransistor 12 liegende An­ schluß des Signalgebers 10 hat über einen Ladewiderstand 27 mit der Basis eines (npn-) Regeltransistors 28 Verbindung, dessen Kollektor an den Kollektor des Triggertransistors 14 und dessen Emitter an den Emitter des Triggertransistors 14 angeschlossen ist. Zwischen der Basis des Regeltransistors 28 und dem Ladewiderstand 27 ist noch eine mit ihrer Anode diesem Ladewiderstand 27 zugewandte Blockier­ diode 29 eingefügt. Die Basis des Regeltransistors 28 ist gleichzei­ tig über einen elektrischen Speicher 30, vorzugsweise über einen Kondensator 31, an die Masseleitung 2 angeschlossen. Der Speicher 30 hat einen Nebenschlußzweig 32 mit großem Widerstandswert, wobei die­ ser Nebenschlußzweig 32 vorzugsweise durch einen dem Speicher 30 pa­ rallel geschalteten Widerstand 33 gebildet wird. Ferner hat der Speicher 30 einen Nebenschlußzweig 34 mit kleinem Widerstandswert, wobei dieser Nebenschlußzweig 34 - ausgehend von dem der Masselei­ tung 2 abgewandten Anschluß des Speichers 30 - zunächst über eine Blockierdiode 35, dann über die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Steuertransistors 36, danach über einen ohmschen Widerstand 37 und schließlich über die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Entladetransistors 38 verläuft. Die Basis des Steuertransistors 36 ist an die gemeinsame Verbindung zweier in Serie geschaltete Span­ nungsteilerwiderstände 39, 40 angeschlossen, wobei diese Serien­ schaltung 39, 40 zwischen der Leitung 18 und der Masseleitung 2 liegt. Außerdem hat die Basis des Steuertransistors 36 unter Zwi­ schenschaltung zweier Stromspiegel 41, 42 und danach über einen Wi­ derstand 43 mit der gemeinsamen Verbindung der zwischen Triggertran­ sistor 14 und Masseleitung 2 liegenden Spannungsteilerwiderstände 22, 23 Verbindung.

Der Stromspiegel 41 besteht aus einem (npn-) Transistor 44 und einer Diode 45, wobei der Transistor 44 an seinem Kollektor mit der Basis des Steuertransistors 35, an seinem Emitter mit der Masseleitung 2 und an seiner Basis mit der Anode der mit ihrer Kathode mit an Masseleitung 2 liegenden Diode 45 Verbindung hat.

Der zweite Stromspiegel 42 besteht aus einem (pnp-) Transistor 46 und einer Diode 47. Dabei liegt der Transistor 46 mit seinem Emitter an der stabilisierte Spannung aufweisenden Leitung 24, mit seinem Kollektor an der Basis des zum ersten Stromspiegel gehörenden Tran­ sistors 44 und mit seiner Basis sowohl an dem Widerstand 43 als auch an der Kathode der Diode 47, deren Anode ebenfalls an die stabili­ sierte Spannung führende Leitung 24 angeschlossenen ist. Der Ent­ ladetransistor 38 ist mit seinem Kollektor an die zwischen Lade­ widerstand 27 und Blockierdiode 29 vorhandene Verbindung, mit seinem Emitter an die Masseleitung 2 und mit seiner Basis an die zwischen Unterbrecher 7 und Meßwiderstand 8 vorhandene Verbindung angeschlos­ sen. Außerdem ist an die zwischen Unterbrecher 7 und Meßwiderstand 8 vorhandene Verbindung die Basis eines (npn-) Strombegrenzungstran­ sistors 49 angeschlossen, dessen Emitter an der Masseleitung 2 und dessen Kollektor an der Basis des den Unterbrecher 7 bildenden End­ transistors 9 liegt. Außerdem hat die Basis des den Unterbrecher 7 bildenden Endtransistors 9 über einen Vorwiderstand 50 mit dem Kol­ lektor eines (pnp-) Treibertransistors 51 Verbindung, dessen Emitter über einen Widerstand 52 mit der Leitung 18 und dessen Basis mit dem Kollektor des Triggertransistors 12 Verbindung hat.

Die zwischen der Primärwicklung 5 und dem Unterbrecher 7 vorhandene Verbindung ist Ausgangspunkt für den Sekundärkreis der Zündspule 6, der zunächst über die zur Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 53 und danach über eine Zündkerze 54 zur Masseleitung 2 führt.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 3 geschlossen wird, ist die Zündeinrich­ tung arbeitsfähig. Es wird unterstellt, daß der Signalgeber 10, der nach Art eines kleinen Wechselstromgenerators arbeiten soll, gerade die positive Halbwelle a liefert, so daß in Abhängigkeit davon die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 12, 51, 9 Stromdurchlaß­ zustand aufweisen und Strom über die zur Zündspule 6 gehörende Pri­ märwicklung 5 geführt wird, um Zündenergie für den kommenden Zünd­ vorgang zu speichern. Nachdem die positive Halbwelle a den Scheitel­ wert überschritten und wieder auf einen bestimmten Spannungswert ab­ gefallen ist, werden die Transistoren 12, 51, 9 an ihren Emit­ ter-Kollektor-Strecken wieder in den Sperrzustand gesteuert, worauf­ hin der über die Primärwicklung 5 geführte Strom unterbrochen und in der zur Zündspule 6 gehörenden Sekundärwicklung 53 ein Hochspan­ nungsimpuls induziert wird, der an der Zündkerze 54 einen Zündfunken hervorruft.

Damit für den Zündfunken bis zu hohen Drehzahlen wenigstens nahezu immer der gleiche Energiebedarf bereitsteht, wird nach Erreichen ei­ ner bestimmten Drehzahl die zunächst einmal durch die Widerstände 22, 23, 27 festgelegte Schaltschwelle des Triggers 11 relativ zu dem Steuersignal verschoben, d.h., daß die Schaltschwelle dann von dem Scheitelwert der positiven Halbwelle a entfernt wird. Man kann die­ sen Vorgang auch so ansehen, daß dann der "Schließwinkel", das ist ein auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bezogener Drehwinkel, über den sich der Stromfluß in der Primärwicklung 5 erstreckt, ver­ größert wird. Zu diesem Zweck ist der einen elektrischen Speicher 30 bildende Kondensator 31 vorgesehen. Dieser Kondensator 31 wird, wenn der Signalgeber 10 seine negative Halbwelle b liefert über den Wi­ derstand 33 relativ langsam entladen. Hat das Steuersignal beim An­ steigen auf den Scheitelwert der positiven Halbwelle a einen be­ stimmten Wert erreicht, so beginnt sich der Kondensator 31 über den Ladewiderstand 27 und die Blockierdiode 29 aufzuladen. Dabei wird auch - wie bereits beschrieben - durch den Unterbrecher 7 der Strom­ fluß in der Primärwicklung 5 eingeschaltet, wobei der Stromanstieg in der Primärwicklung 5 an dem Meßwiderstand 8 eine zeitliche Ver­ größerung des Spannungsabfalles hervorruft. Ist in der Primärwick­ lung 5 ein Stromwert erreicht, der einen für einen wirkungsvollen Zündfunken ausreichenden Energiebetrag sicherstellt, so wird durch den Begrenzungstransistor 49 von der Basis des Endtransistors 9 so viel Steuerstrom abgezweigt, daß der vorerwähnte Stromwert erhalten bleibt. Gleichzeitig wird dabei der Entladetransistor 38 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den Stromdurchlaßzustand gesteuert, wo­ raufhin sich durch den Nebenschlußzweig 34 mit kleinem Widerstands­ wert eine schnelle Entladung des Kondensators 31 ergibt. Damit sich diese Entladung eindeutig festlegen läßt, wird der von dem Signalge­ ber 10 auf den Kondensator 31 über die Schaltungselemente 27, 29 ausgeübte Ladeeinfluß unterbunden, indem der Widerstand 27 über die Blockierdiode 48 durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Entlade­ transistors 38 an die Masseleitung 2 geschaltet wird. Damit die Ent­ ladung des Kondensators 31 auch bei Spannungsschwankungen an der Stromquelle 1 ungestört bleibt, wird durch den an der Speisespannung liegenden Spannungsteiler 39, 40 die Leitfähigkeit an der Emit­ ter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 36 so verändert, daß diese Leitfähigkeitsveränderung Schwankungen der Speisespannung kom­ pensiert.

Die Verschiebung der Schaltschwelle des Triggers 11 geschieht in der Weise, daß der Kondensator 31 den Regeltransistor 28 an seiner Emit­ ter-Kollektor-Strecke allmählich in den Stromdurchlaßzustand steu­ ert, wobei zu berücksichtigen ist, daß zunächst einmal das Potential an dem Emitter des Triggertransistors 14 mit dem Potential an dem Emitter des Triggertransistors 12 bzw. an dem Emitter des Trigger­ transistors 13 übereinstimmt. Die Verschiebung der zu dem Trigger 11 gehörenden Schaltschwelle ergibt sich dann durch die Änderung des Potentials an der zwischen den Widerständen 22, 23 vorhandenen Ver­ bindung, und zwar in dem Sinne, daß mit zunehmender Drehzahl die Schaltschwelle von dem Scheitelwert der positiven Halbwelle a ent­ fernt wird.

Fälschungen bei der Verschiebung der zu dem Trigger 11 gehörenden Schaltschwelle können sich noch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und auch in Abhängigkeit von Exemplarstreu­ ungen der zur Anwendung kommenden Signalgeber ergeben. Um solche Fälschungen zu kompensieren, wird die Leitfähigkeit der Emitter-Kol­ lektor-Strecke des Steuertransistors 36 noch zusätzlich in Abhängig­ keit von dem an der Verbindung zwischen den Widerständen 22, 23 vor­ handenen Potential beeinflußt und zwar derart, daß das Potential an dieser Verbindung über ein Netzwerk, bestehend aus dem Widerstand 43 und den beiden zusammengeschalteten Stromspiegeln 41, 42 auf die Ba­ sis des Steuertransistors 36 wirkt.

Claims (6)

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem im angesteuer­ ten Zustand eines Triggers Stromdurchlaßzustand aufweisenden elek­ tronischen Unterbrecher,
mit einer Zündspule, deren Primärwicklung mit dem Unterbrecher eine Serienschaltung bildet, und
mit einem dem Trigger vorgeschalteten Signalgeber zur Lieferung ei­ nes nach Ablauf eines Zeitabschnittes seinen Scheitelwert erreichen­ den Steuersignales, wobei die Schaltschwelle des Triggers relativ zu dem Steuersignal verschiebbar ist und zwar unter Anwendung eines elektrischen Speichers, der auf- und entladbar ist und bei dem das Entladen abhängig von einem bestimmten Stromwert in der Primärwick­ lung beginnt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher (30) durch das Steuersignal (a, b) aufladbar und sowohl über einen Nebenschlußzweig (32) mit großem Widerstandswert als auch über einen Nebenschlußzweig (34) mit kleinem Widerstands­ wert entladbar ist
und daß durch Erreichen des bestimmten Primärstromwertes das Aufla­ den des Speichers (30) abgeschaltet und der Nebenschlußzweig (34) mit kleinem Widerstandswert eingeschaltet wird.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Nebenschlußzweig (34) mit kleinem Widerstandswert durch einen Entladetransistor (38) einschalten läßt, der mit seiner Basis an ei­ nem Meßwiderstand (8) im Stromkreis der Primärwicklung (5) liegt und zusätzlich noch zur Abschaltung der Aufladung des Speichers (30) be­ nutzt ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußzweig (32) mit großem Widerstandswert ein dem Speicher (30) ständig parallel geschalteter Widerstand (33) ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nebenschlußzweig (34) mit kleinem Widerstandswert ein Steuertransistors (38) liegt, dessen Leitfähigkeit batteriespan­ nungsabhängig ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit des Steuertransistors (36) auch noch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Scheitelwert des Steuersig­ nals (a, b) abhängig ist, indem die Steuerelektrode des Steuertran­ sistors (36) vorzugsweise über zwei Stromspiegel (41, 42) mit einer von der Ladung des Speichers abhängigen Spannung beaufschlagt wird.

6. Zündeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Speicher (30) ein Kondensator (31) ist.