DE3933504A1

DE3933504A1 - Zuendungsschaltung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3933504A1
Application number: DE3933504A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Ookawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1990-04-12
Also published as: KR900006676A; KR930002378B1; US4949697A; JPH0299763A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündungsschaltung für eine Brenn kraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere dreht es sich hier um eine Zündschaltung mit Leistungstransistoren, die vor einem Überstrom geschützt werden.

Zündschaltungen werden im allgemeinen mit Leistungstransisto ren ausgestattet, die den Strom steuern, der durch die Pri märwicklung einer Zündspule fließt. Nachdem im wesentlichen der gesamte Spulenstrom durch die Leistungstransistoren fließt, muß man die Leistungstransistoren vor Zerstörung durch Überströme schützen. Bei einer typischen Anordnung wird ein Strommeßwiderstand in Reihe mit jedem Leistungstransistor geschaltet. Der Basisstrom des Leistungstransistors wird durch eine Basisstromsteuerschaltung in Übereinstimmung mit der Spannung über dem Strommeßwiderstand eingestellt. Die Basisstromsteuerschaltung umfaßt im allgemeinen ein Poten tiometer zum Einstellen der Betriebskennlinien.

Die oben beschriebene Anordnung weist den Nachteil auf, daß sie so viele Strommeßwiderstände bzw. Potentiometer wie Lei stungstransistoren aufweist, so daß bei einer Maschine mit zwei oder mehr Leistungstransistoren für jeden Zylinder eine große Anzahl von Komponenten notwendig wird. Darüber hinaus haben die Strommeßwiderstände einen relativ hohen Leistungs verbrauch, so daß sie bei Ausbildung als Dickfilmkomponenten viel Raum benötigen und das Volumen der Zündschaltung ver größern. Weiterhin muß man anfangs das Potentiometer, das jeder Basisstromsteuerschaltung zugeordnet ist, auf einen vorbestimmten Wert einstellen. Nachdem aber viele Potentio meter in der Zündschaltung vorgesehen sind, wird der Einstell prozeß zeitraubend und kostentreibend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine geringere Anzahl von Strommeßwiderständen als bisher not wendig ist.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Zündschaltung aufzuzeigen, bei der geringere Einstellarbeiten als bisher notwendig sind.

Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, eine besonders klein bauende Zündschaltung aufzuzeigen.

Die Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt mehrere Leistungstransistoren, die jeweils jedem Zylinder der Maschine zugeordnet sind und den Primärstrom durch eine Zündspule steuern. Die Emitter der Leistungstransistoren für jeden Zylinder sind gemeinsam mit einem Strommeßwiderstand verbunden. Ein Differenzverstärker verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung über dem Strommeßwiderstand und einer Bezugsspannung. Eine Strom spiegelschaltung wird vom Ausgang des Differenzverstärkers getrieben. Die Stromspiegelschaltung umfaßt eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen, die jeweils mit einem Basisstromsteuer transistor für einen der Leistungstransistoren verbunden sind. In Übereinstimmung mit der Spannung über dem Strommeßwider stand werden die Basisstromsteuertransistoren gesteuert, so daß die Emitterströme der Leistungstransistoren auf einen vor gegebenen sicheren Pegel begrenzt sind, der den Leistungs transistoren nicht schadet.

Nachdem jeweils nur ein Leistungstransistor zu einem Zeitpunkt arbeitet, also nicht mehrere gleichzeitig, ist ein einfacher Strommeßwiderstand hinreichend, um die Emitterströme aller Leistungstransistoren zu messen, die einem einzelnen Zylinder zugeordnet sind. Auf diese Weise kann die Anzahl von Strom meßwiderständen gegenüber einer herkömmlichen Zündschaltung verringert werden, wenn man eine Zündschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der beiliegenden Schaltskizze erläutert wird.

Bei dieser Schaltung handelt es sich um eine Zündschaltung, die für eine Brennkraftmaschine mit jeweils zwei Zündkerzen 8 a und 8 b für jeden Zylinder Verwendung findet. Die Zündkerzen 8 a und 8 b sind mit den Klemmen von Sekundär wicklungen von zwei Zündspulen 7 a bzw. 7 b und Masse verbun den. Ein Ende der Primärwicklung jeder Zündspule ist mit einer Batteriespannung B+ und einer Spannung Vz über einen Widerstand 12 verbunden.

Der Zündzeitpunkt für die Zündkerzen 8 a und 8 b wird von einer herkömmlichen Zündzeitpunkts-Steuerschaltung 1 gesteuert, die separate Ausgangssignale für jede Zündkerze erzeugt. Die Aus gangssignale der Zündzeitpunkts-Steuerschaltung 1 werden je weils der Basis von zwei Transistoren 14 a und 14 b zugeführt.

Die Kollektoren der Transistoren 14 a und 14 b sind mit dem Wider stand 12 über Widerstände 13 a bzw. 13 b verbunden. Die Emitter der Transistoren 14 a und 14 b sind jeweils mit der Basis von zwei Leistungstransistoren 6 a und 6 b für die Zündspulen 7 a und 7 b verbunden. Die Zündzeitpunkts-Steuerschaltung 1 und die Transistoren 14 a und 14 b bilden eine Basisstromversorgungs schaltung für die Leistungstransistoren 6 a und 6 b. Die Kollek toren der Transistoren 6 a und 6 b sind jeweils mit einem Ende der Primärwicklungen der Zündspulen 7 a bzw. 7 b verbunden. Ihre Emitter liegen gemeinsam auf einem Ende eines Strommeß widerstandes 5, dessen anderes Ende auf Masse liegt. Eine Zenerdiode 11 liegt zwischen dem Widerstand 12 (bei dessen Vz-Anschluß) und Masse.

Die Basisströme der Leistungstransistoren 6 a und 6 b werden über Basisstromsteuertransistoren 3 a bzw. 3 b gesteuert. Die Kollektoren der Transistoren 3 a und 3 b sind jeweils mit der Basis eines der Leistungstransistoren 6 a bzw. 6 b verbunden, ihre Emitter liegen auf Masse. Die Basis jedes Transistors 3 a, 3 b ist mit dem Ausgangsanschluß A bzw. B einer Strom spiegelschaltung 15 verbunden.

Ein Differenzverstärker 25 ist vorgesehen, der ein Paar von Transistoren 17 und 18 aufweist, deren Emitter gemeinsam mit einem Ende eines Widerstandes 19 verbunden sind, dessen ande res Ende auf Masse liegt. Die Basis des Transistors 17 ist mit einer Quelle 16 (diese ist als Batterie eingezeichnet) verbunden, die eine Bezugsspannung liefert. Die Basis des Transistors 18 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Potentiometer 4 und einem Widerstand 20 verbunden. Das andere Ende des Potentiometers 4 liegt auf den Emittern der Leistungs transistoren 6 a und 6 b. Das andere Ende des Widerstandes 20 liegt auf Masse.

Die Stromspiegelschaltung 15 umfaßt drei Transistoren 15 a- 15 c, deren Basis jeweils miteinander verbunden ist. Die Emit ter der drei Transistoren 15 a-15 c sind ebenso wie der Kol lektor des Transistors 17 mit der Spannung Vz verbunden. Der Kollektor des Transistors 15 c ist mit dessen Basis und mit dem Kollektor des Transistors 18 verbunden. Die Kollektoren der anderen beiden Transistoren 15 a und 15 b dienen als Ausgangs anschlüsse A und B der Stromspiegelschaltung 15 und sind je weils mit der Basis eines der Transistoren 3 a bzw. 3 b verbun den.

Die Zündzeitpunkts-Steuerschaltung 1 gibt Pulse an die Basen der Transistoren 14 a und 14 b zu vorgegebenen Zeitpunkten und schaltet diese Transistoren an und aus. Wenn entweder der Transistor 14 a oder der Transistor 14 b angeschaltet bzw. durch gesteuert ist, wird der zugeordnete Leistungstransistor 6 a bzw. 6 b durchgesteuert und ein Strom fließt durch die Primär wicklung der entsprechenden Zündspule 7 a bzw. 7 b. Wenn der Transistor 14 a bzw. 14 b wieder abgeschaltet wird, so wird der zugeordnete Leistungstransistor 6 a bzw. 6 b ebenfalls gesperrt und eine Hochspannung wird an der Sekundärwicklung der ent sprechenden Zündspule 7 a bzw. 7 b erregt, so daß die entspre chende Zündkerze 8 a bzw. 8 b einen Funken zieht.

Die Emitterströme der Leistungstransistoren 6 a bzw.6b fließen außerdem durch den Strommeßwiderstand 5. Die Kollektorspan nung des Transistors 18 des Verstärkers 25 ist proportional zur Spannungsdifferenz über dem Widerstand 20, die wiederum proportional zum Strom ist, der durch diesen Strommeßwider stand 5 fließt, und einer Bezugsspannung, d.h. der Spannung der Quelle 16. Die Stromspiegelschaltung 15 wird von der Kollektorspannung des Transistors 18 angesteuert und die Aus gangsanschlüsse A und B liefern Ströme, welche der Spannungs differenz proportional sind, die vom Verstärker 25 verstärkt wird. Der Ausgangsstrom am Anschluß A bzw. B wird der Basis des Transistors 3 a bzw. 3 b zugeführt, der den Basisstrom des Transistors 6 a bzw. 6 b steuert. Wenn der durch den Strommeß widerstand 5 fließende Strom über einen vorbestimmten Pegel anzusteigen beginnt, so verringert der Transistor 3 a bzw. 3 b den Basisstrom des Leistungstransistors 6 a bzw. 6 b, so daß dadurch der Emitterstrom des Leistungstransistors 6 a bzw. 6 b verringert wird, bis der durch den Strommeßwiderstand 5 fließende Strom unter den vorbestimmten Pegel fällt. Damit können die Emitterströme der Leistungstransistoren 6 a und 6 b auf einen vorbestimmten, sicheren Stromwert begrenzt werden, der die Transistoren 6 a und 6 b nicht schädigt. Der Wert des vorgegebenen Stromes kann mittels des Potentiometers 4 ein gestellt werden.

Die dargestellte Schaltung dient für zwei Zylinder der Maschine. Gleichartige Schaltungen werden für jeden ande ren Zylinder vorgesehen und arbeiten in derselben Weise.

Aus obigem geht hervor, daß ein einzelnen Strommeßwiderstand 5 und ein einzelnes Potentiometer 4 gemeinsam für zwei oder mehr Zündspulen 7 a und 7 b verwendet werden während bei einer herkömmlichen Zündschaltung jede Zündspule einen getrennten Strommeßwiderstand und ein dazugehöriges Potentio meter benötigt. Demzufolge kann bei der vorliegenden Erfindung die Teileanzahl der Zündschaltung verringert werden, was be sonders dann vorteilhaft ist, wenn die Zündschaltung als mono lithisches IC ausgebildet ist. Die verringerte Teileanzahl ermöglicht weiterhin eine Verringerung in der Größe, was ins besondere dann wichtig ist, wenn der Strommeßwiderstand 5 als Dickfilmwiderstand ausgebildet ist. Weiterhin muß nur ein ein zelnes Potentiometer 4 eingestellt werden, so daß sich die Einstellzeit für die Zündschaltung wesentlich reduziert.

Im Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsform müssen die zwei Leistungstransistoren 6 a und 6 b zu verschiedenen Zeit punkten arbeiten. Eine herkömmliche Zündzeitpunkts-Steuerschal tung 1 kann die Zeitpunkte leicht so einstellen, daß ein über lappender Betrieb der Transistoren 6 a und 6 b verhindert wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind zwei Zündspulen für jeden Zylinder vorgesehen. Wenn die Anzahl von Ausgängen der Stromspiegelschaltung 15 erhöht wird, so kann die Zündschal tung gemäß der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, um einer im wesentlichen beliebigen Anzahl von Zündspulen Leistung zuzuführen.

Claims

Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine mit Leistungstransis toren (6 a, 6 b) zum Steuern der Primärströme von Zündspulen (7 a, 7 b), dadurch gekennzeichnet, daß
die Emitter der Leistungstransistoren (6 a, 6 b) miteinander verbunden sind,
ein einzelner Strommeßwiderstand (5) vorgesehen ist, der mit den Emittern der Leistungstransistoren verbunden ist,
ein Differenzverstärker (25) vorgesehen ist, der eine Aus gangsspannung erzeugt, welche der Differenz zwischen der Spannung über dem Strommeßwiderstand (5) und einer Bezugs spannung (16) entspricht,
eine Stromspiegelschaltung (15) vorgesehen ist, die der An zahl der Leistungstransistoren (6 a, 6 b) entsprechend viele Ausgänge (A, B) aufweist, welche Ströme liefern, die der Aus gangsspannung des Differenzverstärkers (25) proportional sind,
eine Basisstromversorgungsschaltung (13, 14) vorgesehen ist, weiche für jeden Leistungstransistor (6 a, 6 b) einen Basis strom zur Verfügung stellt, und daß
eine entsprechende Anzahl von Basisstrom-Steuertransistoren (3 a, 3 b) vorgesehen ist, die jeweils einem der Leistungs transistoren (6 a, 6 b) zugeordnet sind und mit ihrem Kollek tor auf der Basis des zugeordneten Leistungstransistors (6 a, 6 b) und ihrer Basis auf einem der Ausgangsanschlüsse (A, B) der Stromspiegelschaltung (15) liegen.