DE3734080A1 - Transistorzuendvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Transistorzündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen üblichen Transistorzündvorrichtungen wird der Zündfunke dadurch erzeugt, daß der Primärstrom im Stromkreis der Primärwicklung der Zündspule dadurch unter­ brochen wird, daß der Transistor sperrt, wodurch in der Sekundärwicklung der Zündspule ein hoher Spannungsimpuls induziert wird, der an der Zündkerze liegt.

Wenn der Transistor jedoch durchgeschaltet wird, so wird die Primärwicklung der Zündspule an die Spannung der Spannungsquelle gelegt, so daß aufgrund der Tatsache, daß die Zündspule als Spartransformator geschaltet ist, die Spannung an der Primärwicklung entsprechend dem Windungszahlverhältnis zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung auf die Sekundärwicklung transformiert wird. Diese transformierte Spannung beim Durchschalten des Transistors liegt gleichfalls an der Zündkerze. Wenn in dem zugehörigen Brennraum dann ein ausreichend niedriger Druck herrscht und bereits ein zündfä­ higes Gemisch vorliegt, kann ein Zünden zum falschen Zeit­ punkt auftreten.

Bei den üblichen Transistorzündvorrichtungen mit einem Windungszahlverhältnis von 100 : 1 ergeben sich Spannungsim­ pulse beim Durchschalten des Transistors mit einer Spannung von 1200 V bei einer Betriebsspannung von 12 V bzw. 1500 V bei einer Betriebsspannung von 15 V. Es werden jedoch lediglich Spannungen von bis zu 800 V als unbedenklich angesehen.

Zum Unterdrücken oder Sperren dieser Spannungsimpulse beim Durchschalten des Transistors ist es bereits vorgeschla­ gen worden, ein Element zur Spannungsunterdrückung, bei­ spielsweise eine Funkenstrecke zwischen der Sekundärwicklung der Zündspule und der Zündkerze vorzusehen. Der Einbau eines zusätzlichen Elementes verursacht jedoch höhere Kosten und führt aufgrund der größeren Anzahl von Bauelementen zu einer Zuverlässigkeit, die geringer ist als bei Transistorzündvor­ richtungen, die ohne zusätzliche Bauelemente auskommen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Transistorzündvorrichtung für eine Brennkraftma­ schine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß der beim Durchschalten des Transistors in der Sekundärspule induzierte Spannungsimpuls keine Zündung zum falschen Zeitpunkt bewirken kann, ohne ein zusätzliches Bauelement vorzusehen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben ist.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemä­ ßen Transistorzündvorrichtung sind Gegenstand der Patentan­ sprüche 2 und 3.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt das Schaltbild des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Transistorzündvor­ richtung.

Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, führt von dem Bordnetz eines Fahrzeuges, das durch die Batterie 1 darge­ stellt ist, eine Verbindungsleitung 2 zur Primärwicklung 3 der Zündspule 4, die in Form eines Spartransformators geschaltet ist. Im Stromkreis der Primärwicklung 3 liegt ein Transistor 5, der nach Vorgabe einer Steuervorrichtung 6 den Strom durch die Primärwicklung 3 ein- und ausschaltet. Die Sekundärwicklung 7 der Zündspule 4 ist einerseits mit der Primärwicklung 3 und andererseits über eine Zündleitung 8 mit einer Zündkerze 9 verbunden. Parallel zu der Kollektor-Emit­ ter-Strecke des Transistors 5 ist ein Strombegrenzer 11 zwischen den Verbindungspunkt der Primärwicklung und der Sekundärwicklung 3, 7 der Zündspule 4 und Masse geschaltet.

Der Transistor 5 und der Spannungsbegrenzer 11 bilden eine Transistorendstufe.

Eine Transistorzündvorrichtung mit dem oben beschriebe­ nen Aufbau arbeitet in der folgenden Weise:

Wenn der Transistor 5 durchschaltet, wird die Primär­ wicklung an die Betriebsspannung, d.h. an die Spannung der Batterie 1 gelegt, die beispielsweise 12 V beträgt. Die Zündspule 4 wirkt als Spartransformator und transformiert diese Spannung an der Primärwicklung 3 nach Maßgabe des Windungszahlverhältnisses, d.h. des Verhältnisses zwischen der Windungszahl der Sekundärwicklung zur Windungszahl der Primärwicklung auf die Sekundärwicklung 7. Über die Zündlei­ tung 8 gelangt die transformierte Spannung beim Durchschalten des Transistors 5 auf die Zündkerze 9. Wenn dann im nicht dargestellten zugehörigen Brennraum ein ausreichend niedriger Druck herrscht und ein bereits zündfähiges Gemisch vorliegt, kann es zu einem Zünden zu einem falschen Zeitpunkt kommen.

Bei heute üblichen Transistorzündvorrichtungen ergibt sich bei einer oberen Betriebsspannung von 15 V und einem Windungszahlverhältnis von 100 : 1 ein Spannungswert des beim Durchschalten des Transistors 5 induzierten Spannungsimpulses an der Sekundärwicklung 7 von 1500 V. Diese Spannung liegt wesentlich über dem Wert von 800 V, der als unbedenklich angesehen wird.

Damit dieser Spannungsimpuls unschädlich ist, d.h. eine Zündung zum falschen Zeitpunkt nicht auftreten kann, müssen Maßnahmen getroffen werden, die seinen Spannungswert auf weniger als 800 V begrenzen. Um das ohne zusätzliche Bauele­ mente zu erreichen, ist das Windungszahlverhältnis der Zündspule 4 so klein gewählt, daß beim Durchschalten des Transistors 5 die maximal zulässige Spannung des in der Sekundärwicklung 7 induzierten Spannungsimpulses von bei­ spielsweise 800 V nicht überschritten wird.

Bei einer oberen Betriebsspannung der Batterie 1 von 15 V und einer maximal zulässigen Spannung von 800 V des Durchschaltimpulses ergibt sich ein Windungszahlverhältnis von 53,3 : 1.

Die Wahl eines derartig kleinen Windungszahlverhältnis­ ses hat jedoch auch zur Folge, daß bei üblicher Dimensionie­ rung der Transistorendstufe aus dem Transistor 5 und dem Spannungsbegrenzer 11 beim Sperren des Transistors 5 eine zu geringe Zündspannung auftreten würde.

Üblicherweise setzt die Spannungsbegrenzung des Span­ nungsbegrenzers 11 bei ca. 270 V ein. Wegen der transformato­ rischen Kopplung zwischen der Primärwicklung 3 und der Sekundärwicklung 7 wird damit auch die in der Sekundärwick­ lung 7 beim Sperren des Transistors 5 induzierte Sekundär­ spannung nach Maßgabe der primären Spannungsbegrenzung und dem Windungszahlverhältnis begrenzt. Bei einem Windungszahl­ verhältnis von 53,3 : 1 ergäbe sich eine Hochspannung an der Sekundärwicklung beim Sperren des Transistors 5, d.h. eine Zündspannung von 270 V × 53,3 = 14 391 V. Für die gegenwärtig eingesetzten Brennkraftmaschinen bedeutet das ein zu niedri­ ges Zündspannungsangebot.

Die Wahl des Windungszahlverhältnisses auf einen geringeren Wert wird deshalb durch die Wahl der Spannungsbe­ grenzung des Spannungsbegrenzers 11 auf einen höheren Wert ausgeglichen. Um ein gefordertes Zündspannungsangebot von 27 000 V bei einem Windungszahlverhältnis von 53,3 : 1 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erreichen, ist die Spannungsbegrenzung des Spannungsbegrenzers 11 daher so gewählt, daß sie erst bei 27 000 V : 53,3, d.h. 506,6 V einsetzt.

Es versteht sich, daß ein Transistor 5 mit entsprechend ausgelegter Spannungsfestigkeit in diesem Fall einzusetzen ist.

Die erfindungsgemäße Transistorzündvorrichtung hat somit den Vorteil, daß beim Durchschalten des Transistors 5 kein zu hoher Spannungsimpuls in der Sekundärwicklung 7 der Zündspule 4 und damit an der Zündkerze 9 auftritt und eine Zündung zum ungewollten Zeitpunkt ausgeschlossen ist. Das wird insbeson­ dere ohne zusätzlich vorgesehene Bauelemente, d.h. mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen als bei üblichen Tran­ sistorzündvorrichtungen erreicht, was eine höhere Zuverläs­ sigkeit und geringere Kosten mit sich bringt.

Claims (3)

1. Transistorzündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Spartransformator geschalteten Zündspule, deren Primärwicklung einerseits mit einer Spannungsquelle verbunden ist und andererseits über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors an Masse liegt, der unter der Steuerung einer Steuereinrichtung durchschaltet und sperrt, und deren Sekundärwicklung mit einer Zündkerze verbunden ist und mit einem Strombegrenzer, der parallel zur Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors zwischen dem Verbindungspunkt der Primär- und der Sekundärwicklung der Zündspule und Masse geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungszahlverhältnis zwischen der Sekundärwicklung und der Primärwicklung (7, 3) der Zündspule (4) so klein gewählt ist, daß der beim Durchschalten des Transistors (5) in der Sekundärwicklung (7) induzierte Spannungsimpuls eine Spannung hat, die unter einem Wert liegt, bei dem eine Zündung auftreten könnte, und die Spannungsbegrenzung der aus dem Transistor (5) und dem Spannungsbegrenzer (11) bestehenden Transistorendstufe einen so hohen Wert hat, daß der beim Sperren des Transistors (5) auftretende Zündspannungsimpuls eine für die Zündung ausreichend hohe Spannung hat.

2. Transistorzündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betriebsspan­ nung von bis zu 15 V der Spannungsquelle das Windungszahlver­ hältnis zwischen der Sekundär- und der Primärwicklung (7, 3) der Zündspule (4) kleiner als 100 : 1 ist und daß die Spannungsbegrenzung des Spannungsbegrenzers (11) der Transis­ torendstufe über 270 V liegt.

3. Transistorzündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungszahlverhält­ nis etwa 50 : 1 beträgt und die Spannungsbegrenzung bei etwa 500 V liegt.