DE4040732A1 - Zuendanlage, insbesondere fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Ansteuerstufe, einer dieser nachgeschalteten Transistorleistungsendstufe und einem von der Leistungsendstufe versorgten Zündübertrager.

Eine derartige Zündanlage ist als Transistorspulenzünd­ anlage oder TS-Z Zündanlage, beispielsweise als kontaktge­ steuerte Transistorzündung TZ-K, als Transistorzündung mit Induktionsgeber TZ-I oder als Transistorzündung mit Hallgeber TZ-H bekannt.

Es sind weiterhin Hochspannungskondensatorzündanlagen HK-Z bekannt, die auch als Thyristorzündungen bezeichnet werden, und bei denen die Zündenergie im elektrischen Feld eines Kondensators gespeichert wird. Hierzu siehe beispiels­ weise BOSCH Technische Unterrichtung, Batteriezündung, Robert Bosch GmbH 1987.

Aufgrund des hochohmigen Innenwiderstandes der Hochspan­ nungsquelle, z. B. der Zündspule und des demzufolge niedrigen Stromanstiegs, der zu einem niedrigen Spannungsanstieg an der Funkenstrecke führt, haben TS-Z Zündanlagen jedoch eine geringe Nebenschlußunempfindlichkeit. Der Nachteil der HK-Z Zündanlagen ist ihre kurze Brenndauer, die durch die schnelle Kondensatorentladung bedingt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Zündanlage der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß sie eine hohe Nebenschlußunempfindlichkeit bei gleichzeitig langer Brenndauer hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Leistungsendstufe über eine Entkopplungsdiode und einen Thyristor mit dem Übertrager verbunden ist und parallel zum Übertrager eine Speicherdrossel, ein Speicherkondensator und eine Schutzdiode geschaltet sind.

Die erfindungsgemäße Zündanlage ermöglicht eine Nebenschlußunempfindlichkeit von weniger als 50 k Ω bei einer gleichzeitigen langen Brenndauer von mehreren Milli­ sekunden und zeichnet sich durch eine kostengünstige Fertigung und einen hohen Wirkungsgrad aus.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Zündanlage ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das schematische Schaltbild des Ausführungsbei­ spiels der Erfindung und

Fig. 2 bis 6 die Wellenformen der Signale, die an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung auftreten.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündanlage umfaßt eine Ansteuerstufe, die von einem Rechteckgenerator oder Impulsweitenmodulator PWM mit an sich bekanntem Aufbau gebildet wird.

Die Ansteuerstufe liefert einen Rechteckimpuls einer Transistorleistungsendstufe, die aus einem Widerstand R1, einem Transistor T1 und einem zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors T1 geschalteten Z-Diode Z1 besteht.

Im Stromkreis zwischen der Leistungsendstufe und einem der Anschlüsse der Spannungsversorgung +UB liegt ein Übertra­ ger, beispielsweise die Primärwicklung einer Zündspule Zsp1 ohne Luftspalt, deren Sekundärwicklung die Zündspannung entwickelt, die an einer Zündkerze liegt.

Wie es in Fig. 1 im einzelnen dargestellt ist, ist die Leistungsendstufe, d. h. der Kollektor des Transistors T1, über eine Entkopplungsdiode D1 und einen Thyristor Thy1 mit der Primärwicklung des Übertragers Zsp1 verbunden und sind parallel zu der Primärwicklung des Übertragers Zsp1 eine Speicherdrossel L1, ein Speicherkondensator C1 und eine Schutzdiode D2 geschaltet, die zum Schutz des Kondensators C1 dient. Der Speicherkondensator C1 hat beispielsweise eine Kapazität von etwa 1 µ F bis 3 µ F in impulsfester Ausfüh­ rung.

Parallel zum Thyristor Thy1 ist eine weitere Z-Diode Z2 geschaltet, die die Zündspannung des Thyristors Thy1 bestimmt. Diese Z-Diode Z2 erübrigt sich, wenn der Thyristor Thy1 z. B. bei der Zündung der Brennkraftmaschine fremdgezün­ det wird. Der Übertrager Zsp1 ist mit einem geschlossenen Magnetkreis versehen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 bis 6 die Arbeits­ weise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündanlage beschrieben.

Das Rechtecksignal von der Ansteuerung wird über den Widerstand R1 dem Transistor T1 der Transistorleistungsend­ stufe zugeführt, wodurch der Transistor T1 in den leitenden oder sperrenden Zustand gebracht wird, wie es in Fig. 2a dargestellt ist.

Wenn der Transistor T1 leitet, wird in der Speicherdros­ sel L1 die folgende Energie gespeichert (Fig. 2b):
W_L1 = 1/2 L I².

Wenn der Transistor T1 in den sperrenden Zustand übergeht, wird die in der Speicherdrossel L1 gespeicherte Energie W_L1 über die Entkopplungsdiode D1 auf den Kondensator C1 (Fig. 3d) und danach auf den Übertrager Zsp1 übertragen. Im Kondensator C1 erhöht sich die Spannung, bis die Z-Diode Z2 leitend wird und damit den Thyristor Thy1 zündet (Fig. 3e, 4f, g und 5h, i). Wenn der Thyristor Thy1 zündet, wird die im Kondensator C1 gespeicherte Energie, d. h. W_C1 = 1/2 C U² über den Übertrager Zsp1 an eine Funkenstrecke, beispielsweise eine Zündkerze, übertragen (Fig. 2c).

Die danach in der Speicherdrossel L1 verbleibende Energie, d. h. W_Rest = W_L1-W_C1, wird über die Diode D1 und den Thyristor Thy1 auf den Übertrager Zsp1 und die Funken­ strecke übertragen, wodurch eine lange Brenndauer erzielt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage ergibt sich durch die Schaltung des Speicherkondensators C2 parallel zum Übertrager Zsp1 ein niederohmiger Schwingkreis, der einen steilen Stromanstieg zur Folge hat. Dieser Stromanstieg wird über den Übertrager Zsp1 hochspannungsmäßig übertragen (Fig. 6):
S = ΔU/Δ t.

Eine Zündanlage mit dem oben beschriebenen Aufbau zeichnet sich durch eine durch die Entladungsschaltungsanord­ nung C1, Thy1 und Zsp1 erzielte hohe Nebenschlußunempfind­ lichkeit und eine lange Brenndauer aus, die über die Schaltungsanordnung L1, D1, Thy1 und Zsp1 erreicht wird, so daß sie neben der Verwendung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit alternativen Kraftstoffen und bei Hochleistungsmaschinen, wie beispiels­ weise Rennmotoren, als Zündanlage zum Zünden von Rußfilter­ brennern verwandt werden kann.

Die dabei verwandten Zündspulen haben durch die bei dieser Zündanlage mögliche Auslegung nur eine sehr geringe Eigenerwärmung, wobei weiterhin der Wirkungsgrad der Zündanlage gegenüber den bekannten Transistorspulenzündungen und den Hochspannungskondensatorzündungen wesentlich verbessert ist.

Claims (2)

1. Zündanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einer Ansteuerstufe, einer davon angesteuerten Tran­ sistorleistungsendstufe und einem über die Leistungsendstufe versorgten Zündübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsendstufe über eine Entkopplungsdiode (D1) und einen Thyristor (Thy1) mit dem Übertrager (Zsp1) verbunden ist und parallel zum Übertrager (Zsp1) eine Speicherdrossel (L1) und ein Speicherkondensator (C1) und eine Schutzdiode (D2) geschaltet sind.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Z-Diode (Z2), die parallel zum Thyristor (Thy1) geschaltet ist.