EP0491167A1 - Zündanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Zündanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einer Ansteuerstufe, die eine Transistorleistungsendstufe ansteuert, die einen Übertrager, beispielsweise eine Zündspule (Zsp1) versorgt. Im Stromkreis zwischen der aus einem Widerstand (R1), einem Transistor (T1) und einer Z-Diode (Z1) bestehenden Leistungsendstufe und der Zündspule (Zsp1) liegen eine Entkopplungsdiode (D1) und ein Thyristor (Thy1). Parallel zur Zündspule (Zsp1) sind ein Speicherkondensator (C1) und eine Speicherdrossel (L1) geschaltet. Eine Zündanlage mit diesem Aufbau zeichnet sich durch eine hohe Nebenschlußunempfindlichkeit und eine lange Brenndauer aus.

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 Transistorspulenzündanlage oder TS-Z Zündanlage, beispielsweise als kontaktgesteuerte 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 beispielsweise BOSCH Technische Unterrichtung, Batteriezündung, Robert Bosch GmbH 1987.
• Aufgrund des hochohmigen Innenwiderstandes der Hochspannungsquelle, 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 auszubilden, 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 kΩ bei einer gleichzeitigen langen Brenndauer von mehreren Millisekunden und zeichnet sich durch eine kostengünstige Fertigung und einen hohen Wirkungsgrad aus.
• Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen 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 Ausführungsbeispiels 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 Übertrager, beispielsweise die Primärwicklung einer Zündspule Zspl 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 Thyl mit der Primärwicklung des Übertragers Zspl verbunden und sind parallel zu der Primärwicklung des Übertragers Zspl 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 1µF bis 3µF in impulsfester Ausführung.
• Parallel zum Thyristor Thyl ist eine weitere Z-Diode Z2 geschaltet, die die Zündspannung des Thyristors Thyl bestimmt. Diese Z-Diode Z2 erübrigt sich, wenn der Thyristor Thyl z.B. bei der Zündung der Brennkraftmaschine fremdgezündet wird. Der Übertrager Zspl ist mit einem geschlossenen Magnetkreis versehen.
• Im folgenden wird anhand der Fig. 2 bis 6 die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündanlage beschrieben.
• Das Rechtecksignal von der Ansteuerung wird über den Widerstand R1 dem Transistor T1 der Transistorleistungsendstufe 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 Speicherdrossel L1 die folgende Energie gespeichert (Fig. 2b):
  
  ${\text{W}}_{\text{L1}}\text{= 1/2 L I²}$

  

  
  
• 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 Zspl übertragen. Im Kondensator C1 erhöht sich die Spannung, bis die Z-Diode Z2 leitend wird und damit den Thyristor Thyl zündet (Fig. 3e, 4f, g und 5h, i). Wenn der Thyristor Thyl zündet, wird die im Kondensator C1 gespeicherte Energie, d.h. W_C1 = 1/2 C U² über den Übertrager Zspl 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 Thyl auf den Übertrager Zspl und die Funkenstrecke übertragen, wodurch eine lange Brenndauer erzielt wird.
• Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage ergibt sich durch die Schaltung des Speicherkondensators C2 parallel zum Übertrager Zspl ein niederohmiger Schwingkreis, der einen steilen Stromanstieg zur Folge hat. Dieser Stromanstieg wird über den Übertrager Zspl hochspannungsmäßig übertragen (Fig. 6):
  
  $\text{S = Δ U/Δ t}$

  

  
  
• Eine Zündanlage mit dem oben beschriebenen Aufbau zeichnet sich durch eine durch die Entladungsschaltungsanordnung C1, Thyl und Zspl erzielte hohe Nebenschlußunempfindlichkeit und eine lange Brenndauer aus, die über die Schaltungsanordnung L1, D1, Thyl und Zspl erreicht wird, so daß sie neben der Verwendung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit alternativen Kraftstoffen und bei Hochleistungsmaschinen, wie beispielsweise Rennmotoren, als Zündanlage zum Zünden von Rußfilterbrennern 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 Transistorleistungsendstufe und einem über die Leistungsendstufe versorgten Zündübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsendstufe über eine Entkopplungsdiode (D1) und einen Thyristor (Thyl) mit dem Übertrager (Zspl) verbunden ist und parallel zum Übertrager (Zspl) 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 (Thyl) geschaltet ist.

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