DE4117808A1 - Zuendanlagen fuer brennkraftmaschinen mit hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie sie beispielsweise aus der die DE-OS 37 31 393 bekannt ist.

Bei der genannten Zündanlage kommen Hochspannungsschalter zum Ein­ satz, die sekundärseitig vorzugsweise im Zündkerzenstecker ange­ ordnet sind. Als Hochspannungsschaltelemente werden Kippdioden­ kaskaden verwendet, wobei nach Spannungsfestigkeit einer Einzelkipp­ diode und je nach gewünschter Kippspannung 10 bis 50 Kippdioden-Ele­ mente übereinandergestapelt werden. Ein solcher Hochspannungs-Halb­ leiterschalter, der schlagartig vom sperrenden in den leitenden Zu­ stand übergeht, ermöglicht es, die Einflüsse von Nebenschlüssen an der Zündkerze praktisch zu eliminieren. Aufgrund ihrer Eigenkapa­ zität wirken sich lange Zündleitungen hinter der Kippdiodenkaskade nachteilig auf den Aufsteilerungseffekt der Kippdiodenkaskade aus, weshalb man den Hochspannungs-Halbleiterschalter vorzugsweise im Kerzenstecker anordnet. Im Gegensatz dazu wirken sich relativ lange Leitungen vor der Kippdiodenkaskade positiv aus, da sie durch ihre Eigenkapazität beim leitendwerden des Hochspannungs-Halbleiter­ schalters schlagartig die gespeicherte Energie abgeben. Kommen solche Halbleiterschaltelemente bei Doppelfunkenspulen zum Einsatz, so muß man aufgrund der sekundärseitigen Spannungsaufteilung die Kippspannung der Hochspannungs-Halbleiterschalter so gering halten, daß die Kippspannung auf jeden Fall erreicht wird. Allerdings hat das den Nachteil, daß bei einer Kippspannung deutlich unter 11 kV der Aufsteilerungseffekt kaum noch wirksam ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß unabhängig vom Einbauort des Hochspannungs-Halbleiterschalters in Form einer Kipp­ diodenkaskade ein zusätzlicher Kondensator zwischen Zündspule und Hochspannungs-Halbleiterschalter parallel zur Sekundärwicklung sekundärseitig angeordnet ist, so daß auch bei geringer Systemkapa­ zität ein ausreichend hoher Spannungssprung an der Zündkerze er­ reicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist es, einen keramischen Kondensator zu verwenden, der temperaturabhängig ist in der Weise, daß die Verstärkung des Aufsteilerungseffektes nur bei Kaltstart wirksam wird, beim Betrieb die Kapazität des Kondensators durch Erwärmung stark abnimmt. Dadurch wird der erhöhte Energiebe­ darf der Zündanlage und damit die erhöhte Belastung der Zündspule durch den Kondensator auf die sehr kurze Kaltstartphase begrenzt.

Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung eines Kondensators bei Doppelfunkenspulen, hier muß trotz der Zuordnung zweier Zündkerzen zu einer Spule nur ein Kondensator eingebaut werden, was zu einer Material- und damit Kosteneinsparung führt.

Letztendlich sei noch erwähnt, daß es vorteilhaft ist, diesen Kondensator wahlweise zu- oder abschaltbar zu machen. Man verstärkt also diesen Aufsteigerungseffekt nur dann, wenn es systembedingt notwendig ist, zum Beispiel beim Kaltstart, insbesondere bei Konden­ satoren ohne ausreichende Temperaturabhängigkeit.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Prinzipaufbau einer Zündanlage, Fig. 2 eine Zündanlage mit Doppelfunkenspulen, Fig. 3a und 3b Möglichkeiten des Einbau­ ortes des Hochspannungs-Halbleiterschalters und Fig. 4 eine Zündan­ lage mit sekundärseitig abschaltbarem Kondensator.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt den Prinzipaufbau einer Zündanlage mit einer Zündspule 1, deren Primärwicklung 2 über einen Zündtransistor 3 an eine Spannungsversorgung U_B, beispielsweise an die nicht dargestellte Batterie eines Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Zündtransistor 3 wird in bekannter Weise über eine Steuerklemme 4 angesteuert. Die Sekundärwicklung 5 ist einerseits mit Massepotential und anderer­ seits über eine Kippdiodenkaskade 6, die als Hochspannungs-Halb­ leiterschalter wirkt, und einen Entstörwiderstand 7 mit der Zünd­ kerze 8 verbunden. Die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage arbeitet folgendermaßen. Durch Abschalten des durch die Primärwicklung 2 der Zündspule 1 fließenden Stromes mittels des Zündtransistors 3 wird in der Sekundärwicklung 5 zum Zündzeitpunkt eine Spannung induziert, die bei Erreichen der durch die Kippdiodenkaskade 6 vorgegebene Kippspannung ein Durchschalten auf die Zündkerze 8 bewirkt, was zum Auslösen des Zündfunkens führt. Ein sekundärseitiger, parallel zur Sekundärwicklung angeordneter Kondensator 9 wird, solange die Kipp­ diodenkaskade 6 sperrt, geladen. Diese Kapazität wird beim Durch­ schalten der Kippdiodenkaskade 6 freigesetzt und führt so zu einer Verstärkung des Aufsteilerungseffekts. In dieser Fig. 1 sind die Kippdiodenkaskade 6 und der Kondensator 9 im Gehäuse 10 der Zünd­ spule angeordnet, wobei das Gehäuse in dieser Figur symbolhaft gestrichelt dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 1, wobei hier jedoch eine Doppelfunkenspule benutzt wird. Bei dieser Ausführung ist jedem Ende der Zündspule eine Kippdiodenkaskade 6 zugeordnet, wobei die Unterscheidung hier durch entsprechend Indizes a und b erfolgt. Diese Kippdiodenkaskade sind den Spulenenden mit unterschiedlicher Polarität zugeordnet. Der Kondensator 9 zur Verstärkung des Auf­ steilerungseffektes ist parallel zur Sekundärwicklung 5 vor die Kippdiodenkaskaden 6a und 6b geschaltet. Ähnlich der Fig. 1 sind auch bei dieser Ausführungsform die Kippdiodenkaskaden und der Kondensator im Zündspulengehäuse 10 angeordnet.

Fig. 3a und 3b zeigen einen ähnlichen Aufbau wie in Fig. 1, wobei in beiden Fällen der Kondensator 9 im Zündspulengehäuse angeordnet ist. Im Unterschied zu Fig. 1 ist bei Fig. 3a die Kippdioden­ kaskade im Kerzenstecker 11 und bei Fig. 3b in der Kerze 12 ange­ ordnet. Das hat den Vorteil, daß zum Aufsteilerungseffekt die Eigen­ kapazität der Zündleitung mit herangezogen werden kann.

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Aufbau ähnlich der Fig. 1, wobei jedoch hier parallel zur Sekundärwicklung 5 ein Hochspannungs­ schalter 13 in Reihe zum Kondensator 9 angeordnet ist. Dieser Hoch­ spannungsschalter kann beispielsweise ein lichttriggerbarer Hoch­ spannungsschalter sein. Das hat den Vorteil, daß die Wirkung des Kondensators 9 wahlweise zu- oder abschaltbar ist. So wird bei­ spielsweise beim Kaltstart eine Zuschaltung des Kondensators 9 er­ folgen, um einen sicheren Zündfunken auch bei stark verrusten Kerzen zu gewährleisten.

Für Zündanlagen mit rotierender Verteilung ist es zur Erzielung eines hohen Aufsteilerungseffektes vorteilhaft, den Kondensator 9 im Zündspulengehäuse und die Hochspannungskippdiode beispielsweise in den Verteilerläufer, den Verteilermittelstecker, in die Zündleitung zwischen Zündspule und Verteiler oder direkt in die Zündspule ein­ zubauen.

Claims (7)

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen, wobei im Sekundärkreis jeder Zündspule mindestens eine Kippdiodenkaskade als Hochspannungs-Halb­ leiterschalter jeder Zündkerze vorgeschaltet ist, welche bei einer vorgewählten Spannung zur Erzeugung von Zündfunken vom Sperrzustand schlagartig in den leitenden Zustand übergeht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kippdiodenkaskade (6) und ein vor der Kippdioden­ kaskade parallel zur Sekundärwicklung der Zündspule (1) angeschlos­ sener Kondensator (9) auf der der Zündkerze (8) entfernten Seite des Zündkabels angeordnet sind.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kon­ densator (9) ein keramischer Kondensator mit Temperaturgang ver­ wendet wird, der im erwärmten Zustand eine geringere Kapazität auf­ weist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß bei Doppelfunkenspulen (15) im Spulengehäuse (10) jedem Spulenende eine Kippdiodenkaskade (6a, 6b) zugeordnet und der Kondensator (9) zwischen beiden Kippdiodenkaskaden (6a und 6b) liegt.

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippdiodenkaskaden (6a, 6b) mit unterschiedlicher Polarität den unterschiedlichen Spulenenden zugeordnet sind.

5. Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kondensator (9) wahlweise zu- oder abschaltbar ist.

6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein lichttriggerbarer Hochspannungsschalter (13) zu dem Kondensator (9) in Reihe geschaltet ist.

7. Zündanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (9) vorzugsweise bei Kaltstart zugeschaltet ist.