DE4020103A1 - Hochspannungsschalter bei doppelfunkenspulen-zuendanllagen - Google Patents
Hochspannungsschalter bei doppelfunkenspulen-zuendanllagenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage wie sie beispielsweise
aus der DE-OS 37 31 393 bekannt ist. Bei der genannten Zündanlage
kommen Hochspannungsschalter zum Einsatz, die sekundärseitig vor
zugsweise im Zündkerzenstecker angeordnet sind. Als Hochspannungs
schaltelemente werden Kippdiodenkaskaden verwendet, wobei je nach
Spannungsfestigkeit einer einzelnen Kippdiode und je nach gewünsch
ter Kippspannung 10 bis 50 Dioden übereinander gestapelt werden. Ein
solcher Hochspannungsschalter, der schlagartig vom sperrenden in den
leitenden Zustand übergeht, ermöglicht es, die Einflüsse von Neben
schlüssen an der Zündkerze praktisch zu eliminieren. Aufgrund ihrer
Eigenkapazität wirken sich lange Zündleitungen nach der Kippdiode
nachteilig auf den Aufsteilerungseffekt der Kippdiode aus, weshalb
man den Hochspannungsschalter vorzugsweise im Kerzenstecker
anordnet. Kommen solche Halbleiterschaltelemente bei Doppelfunken
spulen zum Einsatz, so muß man aufgrund der sekundärseitigen
Spannungsaufteilung die Kippspannung so gering halten, daß die Kipp
spannung auf jeden Fall erreicht wird, allerdings hat das den Nach
teil, daß bei einer Kippspannung deutlich unter 11 kV der Auf
steilerungseffekt kaum noch wirksam ist.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, für einen optimalen
Einsatz der Hochspannungsschalter bei Doppelfunkenspulen eine
günstige Dimensionierung der Kippspannung im Hinblick auf einen
möglichst großen Aufsteilerungseffekt zu finden.
Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen nach
dem Hauptanspruch hat den Vorteil, daß bei einem Einsatz von Kipp
diodenkaskaden in Zündanlagen mit Doppelfunkenspulen der Hoch
spannungsschalter bezüglich seiner Kippspannung so dimensioniert
wird, daß die Wirkung der Kapazität der Zündleitungen vor den Hoch
spannungsschaltern dahingehend genutzt wird, daß in der kürzeren
Zündleitung eine Kippdiode mit einer höheren Kippspannung angeordnet
werden kann. Dadurch wird der Aufsteilerungseffekt an der ent
sprechenden Zündkerze gegenüber Hochspannungsschaltern mit gleicher
Kippspannung gesteigert. Die Kippspannung der beiden Halbleiter
schaltelemente liegt etwa zwischen 11 kV und 20 kV.
Verwendet man als einzelne Kippdioden in einer Kaskade Fünf-
Schicht-Elemente mit symmetrischem Aufbau, die in beide Spannungs
richtungen kippen, so braucht man im Gegensatz zu üblichen Kipp
dioden (Vier-Schicht-Dioden) die polarität des Hochspannungs
schalters nicht zu beachten. Diese Tatsache bringt Vorteile bei der
Nachrüstung von Kippdioden und erleichtert eine etwaige Reparatur
z. B. bei Wechsel des Kerzensteckers, da man einen Wechsel unge
achtet der Polarität vornehmen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipschaltbild einer Zündanlage mit Doppelfunkenspulen.
Fig. 2a Sekundärseite einer Zündanlage einer Doppelfunkenspule mit
Kippdioden mit unsymmetrischer Kennlinie.
Fig. 2b Sekundärseite einer Zündanlage einer Doppelfunkenspule mit
Kippdioden mit symmetrischer Kennline.
Im folgenden wird der Einsatz des Hochspannungsschalters in einer
Zündanlage eines Kraftfahrzeuges beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Zündanlage mit einer Doppelfunkenspule 1, deren
Primärwicklung 2 über einen Zündtransistor 4 an eine Spannungsver
sorgung UB, beispielsweise an die hier nicht dargestellte Batterie
eines Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Zündtransistor 4 wird
auf bekannter Weise über eine Steuerklemme 5 von einem Steuergerät
angesteuert. Die Sekundärwicklung 3 ist auf der einen Seite über
eine Zündleitung 6 mit einem Entstörwiderstand 9, einer Hoch
spannungskippdiode 13 und einer Zündkerze 11 verbunden und auf der
anderen entgegengesetzt gepolten Seite über eine Zündleitung 7 mit
einem Entstörwiderstand 8 und einer ebenfalls entgegengesetzt
gepolten Hochspannungkippdiode 12 mit einer Zündkerze 10 verbunden.
Die Fig. 2a und 2b zeigen eine Zündanlage mit der Doppelfunken
spule 1, die jeweils über ihre Zündleitungen 6, 7, die Entstörwider
stände 8, 9 und entweder wie in Fig. 2a über Hochspannungskipp
dioden 12 und 13 oder wie in Fig. 2b über die symmetrischen Hoch
spannungskippdioden 14 und 15 mit den Zündkerzen 10 bzw. 11 ver
bunden ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage arbeitet folgendermaßen.
Durch Abschalten des durch die Primärwicklung 2 der Doppelfunken
spule 1 fließenden Stromes mittels des Zündtransistors 4 wird in der
Sekundärwicklung 3 eine Spannung U induziert, die beispielsweise bei
etwa 30 kV liegt und bei Erreichen, der durch die Hochspannungskipp
dioden 12 und 13 vorgegebene Kippspannung ein Durchschalten an die
Zündkerzen 10 und 11 bewirkt, was entweder unmittelbar oder nach
weiterem Spannungsanstieg zum Auslösen des Zündfunkens führt. Die in
der Fig. 1 dargestellte Verschaltung unter Verwendung von Doppel
funkenspulen führt dazu, daß die von der Zündspule sekundärseitig
gelieferte Zündspannung an beiden Zündleitungen 6 und 7 aufgeteilt
wird, d. h. die Kippspannung der Kippdioden 12 und 13 muß klein
gewählt werden, so daß ein Durchschalten der Zündspannung an die
Zündkerzen 10 und 11 gewährleistet wird. Jedoch ist der eigentlich
gewünschte Aufsteilerungseffekt der Kippdioden 12 und 13 bei einer
Kippspannung von kleiner als 11 kV nicht mehr effektiv. Es wird nun
die Wirkung der Eigenkapazitäten der unterschiedlich langen Zünd
leitungen 6 und 7 genutzt. Diese Kapazitäten werden geladen, solange
die Kippdioden 12 bzw. 13 sperren. Dadurch teilt sich die Spannung
auf der Sekundarseite der Zündspule ungleichmäßig auf die Zünd
leitungen 6 und 7 auf. Da die kürzere Zündleitung 7 eine geringere
Kapazität hat und damit an ihr eine höhere Spannung ansteht als bei
der längeren Zündleitung 6, an der die niedrigere Spannung ansteht,
kann man die Kippspannung an der Kippdiode 12 höher wählen, und so
einen besseren Aufsteilerungseffekt gewährleisten. Bei der beschrie
benen Zündanlage können die Kippspannungen der Kippdiode so gewählt
werden, daß die Kippdiode 13 in der längeren Zündleitung 6 bei etwa
11 bis 13 kV kippt und die Kippdiode 12 in der kürzeren Zündleitung
7 bei etwa 16 bis 18 kV.
In Fig. 1 und 2a ist eine Verschaltung der Sekundärseite 3 einer
Zündanlage mit Doppelfunkenspulen mit Kippdioden als Vier-Schicht-
Dioden mit unsymmetrischer Kennlinie dargestellt. Hier muß beim
Einbau die Polarität der Hochspannungskippdioden beachtet werden,
d. h. der Seite der Zündspule mit dem positiven Potential muß die
Anode der Kippdiode und der Seite der Zündspule mit dem negativen
Potential die Kathode der Kippdioden zugeordnet sein.
Verwendet man, wie in Fig. 2b dargestellt, Kippdioden mit symme
trischer Kennlinie, so braucht man beim Einbau oder einem even
tuellen Kerzen- oder Kerzensteckerwechsel nicht die Polarität der
Kippdiodenkaskaden zu beachten, da diese aufgrund ihrer symme
trischen Kennlinie in beide Spannungsrichtungen kippen.
Claims (4)
1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit im Sekundärstromkreis an
geordneten Halbleiterschaltelementen, wobei jedes dieser Halbleiter
schaltelemente vorzugsweise aus Kippdioden in Kaskadenschaltung
besteht, so daß bei einer vorgewählten Spannung (Kippspannung) das
Halbleiterschaltelement vom Sperrzustand schlagartig in den leiten
den Zustand (Kippvorgang) übergeht, wobei das Halbleiterschaltele
ment vorzugsweise in Kerzennähe, im Kerzenstecker oder in der Zünd
kerze angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Doppelfunken
spulen (1) in unterschiedlich langen Leitungen (6, 7) von den Zünd
spulen zu den Zündkerzen (10, 11) Halbleiterschaltelemente (12, 13)
mit unterschiedlicher Kippspannung eingebaut werden.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp
spannung der Halbleiterschaltelemente (12, 13) zwischen 11 kV und
20 kV liegt.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
kürzeren Zündleitung ein Halbleiterschaltelement mit höherer Kipp
spannung zugeordnet ist.
4. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kippdiode Fünfschichthalbleiter-Elemente mit symmetrischem Aufbau
verwendet werden, die in beiden Spannungsrichtungen kippen.
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