DE4117808C2 - Zündanlagen für 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 DE-OS 37 31 393 bekannt ist.

Bei der genannten Zündanlage kommen Hochspannungsschalter zum Einsatz, die sekundärseitig vorzugsweise im Zündkerzenstecker angeordnet sind. Als Hochspannungsschaltelement werden Kippdiodenkaskaden verwendet, wobei nach Spannungsfestigkeit einer Einzelkippdiode und je nach gewünschter Kippspannung 10 bis 50 Kippdioden-Elemente übereinandergestapelt werden. Ein solcher Hochspannungs-Halbleiterschalter, der schlagartig vom sperrenden in den leitenden Zustand übergeht, ermöglicht es, die Einflüsse von Nebenschlüssen an der Zündkerze praktisch zu eliminieren. Aufgrund ihrer Eigenkapazität 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-Halbleiterschalters schlagartig die gespeicherte Energie abgeben. Kommen solche Halbeiterelemente 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.

Aus der US-PS 3 200 291 ist ein Zündsystem mit rotierender Hochspannungsverteilung, wobei zwischen Zündspule und Verteiler ein Kondensator angeordnet ist, bekannt. Dieser Kondensator wird während des Speichervorgangs im Transformator aufgeladen und während des Zündfunkens entladen. Damit ist der Spannungsanstieg an den Zündkerzen abhängig vom Endladevorgang des Kondensators.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Spannungsanstieg im Moment des Durchschaltens der Zündspannung an die Zündkerze in sehr kurzer Zeit auf einen hohen Wert ansteigen zu lassen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein zusätzlicher Kondensator zwischen Zündspule und Hochspannungs-Halbleiterschalter parallel zur Sekundärwicklung sekundärseitig angeordnet ist, so daß auch bei geringer Systemkapazität ein ausreichend hoher Spannungssprung an der Zündkerze erreicht 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 entsprechende Indizes a und b erfolgt. Diese Kippdiodenkaskaden 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 (8)

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen, wobei im Sekundärkreis jeder Zündspule mindestens eine Kippdiodenkaskade als Hochspannungs-Halblei­ terschalter jeder Zündkerze vorgeschaltet ist, welche bei einer vorge­ wählten Spannung zur Erzeugung von Zündfunken vom Sperrzustand schlag­ artig in den leitenden Zustand übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zündspule und Kippdiodenkaskade (6) parallel zur Sekundärwick­ lung der Zündspule (1) ein Kondensator (9) angeschlossen ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konden­ sator im Zündspulengehäuse bzw. in unmittelbarer Zündspulennähe ange­ bracht ist.

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

4. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Doppel­ funkenspulen (15) im Spulengehäuse (10) jedem Spulenende eine Kipp­ diodenkaskade (6a, 6b) zugeordnet und der Kondensator (9) zwischen beiden Kippdiodenkaskaden (6a und 6b) liegt.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp­ diodenkaskaden (6a, 6b) mit unterschiedlicher Polarität den unter­ schiedlichen Spulenenden zugeordnet sind.

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

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

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