ES2229274T3 - Fase final de encendido. - Google Patents
Fase final de encendido.Info
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Abstract
LA DESCRIPCION SE REFIERE A UNA ETAPA (1) DE IGNICION FINAL, EN ESPECIAL PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, EN LA CUAL LA ETAPA FINAL CONSISTE EN DOS O TRES CIRCUITOS (T1, T2) DE ETAPA DARLINGTON Y, PARA PROTECCION DE SOBRETENSIONES, TIENE O BIEN UNA MORDAZA DE UNA SOLA ETAPA O INTERNA O UNA MORDAZA MULTIETAPA EXTERNA VIA UN DIODO ZENER (Z1) DONDE UN TRANSISTOR DE CORTOCIRCUITOS (T3) ESTA DISPUESTO EN EL TERMINAL (B) EXCITADOR DEL CIRCUITO DARLINGTON EN PARALELO A LA LINEA EMISORA BASE DEL CIRCUITO DARLINGTON (T1, T2) DE IGNICION PARA SU PROTECCION CONTRA CORRIENTES PARASITAS.
Description
Fase final de encendido.
La invención se refiere a una fase final de
encendido para un motor de combustión interna. Se conoce a partir
del documento DE-OS 23 39 896 una fase final de
encendido para motores de combustión interna, en la que el
arrollamiento primario de la bobina de encendido está conectado en
serie con el trayecto de conmutación de un transistor de
conmutación. El transistor de conmutación está realizado como
circuito Darlington, estando conectado un diodo Zener en paralelo
al trayecto de base del colector. Este diodo Zener se ocupa de que
la tensión en el trayecto de conmutación del transistor de
conmutación no exceda un valor admisible. Las altas tensiones, que
representan un peligro para el transistor de conmutación, aparecen
especialmente durante la transición del trayecto de conmutación del
transistor de conmutación al estado no conductor y son generadas por
la alta tensión transformada en el lado prima-
rio.
rio.
Si la tensión del emisor del colector alcanza la
tensión Zener del diodo del colector de base, entonces fluye una
corriente Zener a la base del Darlington de encendido. Éste se
conmuta de esta manera de nuevo de forma conductora, de modo que en
el funcionamiento de conexión de abrazadera se aplica al mismo
tiempo una tensión y fluye una corriente hasta que la chispa de
encendido salta sobre el lado secundario de la bobina y la energía
restante de la bobina fluye al trayecto de la chispa.
La bobina de encendido de un circuito de
encendido está conectada, durante la distribución giratoria a través
de un distribuidor de encendido o en el caso de una distribución de
reposo directamente con la bujía de encendido correspondiente del
motor de combustión interna. En este caso, puede existir longitudes
de cables muy largas entre las conexiones individuales, por ejemplo
entre el transistor de conmutación y la bujía de encendido y entre
el transistor de conmutación y masa y entre el circuito de
conmutación de activación del Darlington de encendido y la base del
Darlington de encendido. Las resistencias óhmicas y las
inductividades existentes en virtud de los cables eléctricos poseen
una actuación sobre la antena, de manera que durante el proceso de
encendido, la línea de base del transistor de conmutación es
alimentada débilmente con corriente de base parásita, lo que
conduce a que la tensión de encendido alcance sólo lentamente el
valor completo necesario para el encendido, puesto que el transistor
de conmutación es controlado de nuevo a través de esta corriente
parásita. Este efecto puede ser tenido en cuenta a través de la
realización de líneas del emisor y de líneas del colector lo más
cortas posible o a través de la utilización de líneas de activación
blindadas para la base del transistor de conmutación.
Se conoce a partir del documento
DE-A-2 703 120 una fase final de
encendido según el preámbulo de la presente reivindicación
principal.
La invención según la presente reivindicación
principal tiene, frente a lo conocido, la ventaja de que se
consigue un seguro sencillo, de coste favorable y muy efectivo de
la línea de base del transistor de conmutación frente a las
repercusiones parásitas. Por lo demás, este circuito se puede
integrar muy bien monolíticamente.
En las figuras se representan ejemplos de
realización de la invención. En este caso:
La figura 1 muestra una fase final de encendido
con conexión de abrazadera interna monofásica y con un transistor
de cortocircuito.
La figura 2 muestra una segunda fase final de
encendido con conexión de abrazadera externa de varias fases y con
transistor de cortocircuito.
La figura 3 muestra un primer ejemplo de
realización de una fase final de encendido con conexión de
abrazadera interna monofásica y con transistor de
cortocircuito.
La figura 4 muestra la curva de la tensión de
conexión de abrazadera sin transistor de cortocircuito.
La figura 5 muestra la curva de la tensión de
conexión de abrazadera con transistor de cortocircuito.
La figura 6 muestra el transistor de
cortocircuito integrado monolíticamente en el Darlington de
encendido.
La figura 1 muestra un diagrama de principio de
una fase final de encendido con una conexión de abrazadera interna,
monofásica, por medio de un diodo Zener, como se emplean en
instalaciones de encendido para motores de combustión interna. El
circuito mostrado en la figura 1 está constituido por una bobina de
encendido 1, que está conectada en el lado secundario con una bujía
de encendido no representada. El arrollamiento primario de la bujía
de encendido está conectado, por una parte, con la tensión de
alimentación U_{B}, por ejemplo, de la batería no representada del
vehículo y, por otra parte, con masa a través de un transistor de
potencia T1. Aguas arriba del transistor de potencia T1 está
conectado un transistor de accionamiento T2, de tal manera que se
obtiene un transistor Darlington de dos fases. El trayecto emisor -
colector del transistor de potencia T1 está en serie con el
arrollamiento primario, y la base del transistor de potencia T1
está conectada con el emisor del transistor de accionamiento T2. Al
transistor de potencia T1 y a la fase de accionamiento T2 están
asociadas en cada caso las resistencias del emisor de base R1 y R2,
respectivamente.
Un diodo Zener Z1 está previsto en paralelo al
trayecto de la base del colector del transistor de potencia T1.
Este diodo Zener T1 sirve para proteger el transistor de potencia
T1 frente a la sobretensión, cuando durante la desconexión de la
corriente de carga induce una alta tensión en la bobina de
encendido. Esto se realiza porque la corriente de rotura del diodo
Zener fluye a la base del transistor de potencia T1 y se activa de
nuevo totalmente el Darlington. Esta disposición del diodo Zener Z1
en paralelo al trayecto de la base del colector del transistor de
potencia T1 dentro del transistor Darlington es una conexión de
abrazadera interna monofásica. No obstante, esta disposición ya se
conoce. Una característica esencial consiste en la disposición de un
transistor de cortocircuito T3, en la que el trayecto del emisor -
colector del transistor de cortocircuito T3 está conectado en
paralelo al trayecto base - emisor del transistor Darlington, es
decir, que el colector del transistor de cortocircuito está
conectado con la conexión de base del transistor de accionamiento
T2 y el emisor del transistor de cortocircuito T3 está conectado a
través de la masa con el emisor del transistor de accionamiento T2.
En la conexión desde el colector del transistor de accionamiento T2
del transistor Darlington hasta la base del transistor de
cortocircuito T3 se encuentra una resistencia R3 y un segundo diodo
Zener Z2. El segundo diodo Zener Z2 impide que el transistor de
cortocircuito T3 sea activado ya durante la fase de carga de la
bobina de encendido, cuando el potencial del colector Darlington se
encuentra en la proximidad de la tensión de funcionamiento. La
resistencia R3 está fijada en este caso de tal forma que con una
tensión de conexión de abrazadera de 300 a 400 V del diodo Zener Z1
puede fluir una corriente de base suficiente para el transistor de
cortocircuito T3.
En la figura 2 se muestra otro ejemplo. La
disposición del transistor Darlington y de la bobina de encendido
corresponde a la disposición mostrada en la figura 1 y los mismos
componentes están provistos con el mismo signo de referencia. A
diferencia de la figura 1, esta instalación de encendido tiene una
conexión de abrazadera externa, de fases múltiples, es decir, que
el diodo Zener Z1 para la conexión de abrazadera está dispuesto en
paralelo al trayecto del emisor - colector del transistor de
accionamiento T2, es decir, fuera del transistor Darlington de dos
fases. Por lo demás, en serie con el primer diodo Zener Z1, entre
el diodo Zener Z1 y la conexión de base del transistor de
accionamiento T1 está dispuesto un diodo D1. Este diodo D1 sirve
para el desacoplamiento de la base del transistor de accionamiento
fuera del colector Darlington. Desde la toma de conexión entre el
arrollamiento primario y el colector del transistor de control, que
forma, en efecto, al mismo tiempo el colector del Darlington, está
guiada la derivación de conexión de abrazadera, que está
constituida por el diodo Zener Z1 y el diodo D1 en la conexión de
activación del Darlington, es decir, en la base del transistor de
accionamiento T2. Además, está toma de conexión está conectada en
el punto de unión entre el arrollamiento primario y el colector del
Darlington de la misma manera que en la figura 1 a través de la
resistencia de protección R3 y a través del segundo diodo Zener Z2
con la base del transistor de cortocircuito T3. Su modo de
actuación ya ha sido explicado con relación a la figura 1. En esta
figura 2, a diferencia de la figura 1, entre el colector del
transistor de cortocircuito T3 y la conexión de activación del
Darlington está dispuesto un segundo diodo D2, que desacopla el
circuito de conexión de abrazadera, de manera que a través del
circuito de conexión de abrazadera solamente fluye la corriente de
base que es necesaria para el mantenimiento de la corriente del
colector que fluye en cada caso. Aquí se cortocircuita toda
corriente de base parásita entrante.
La figura 3 muestra un ejemplo de realización del
circuito de cortocircuito según la invención. Como en la figura 1,
también en esta disposición, la activación de la corriente de carga
a través de la bobina de encendido se realiza sobre un transistor
Darlington de dos fases. La conexión de abrazadera de la tensión
para la protección frente a las sobretensiones está realizada como
conexión de abrazadera interna monofásica, que ya ha sido explicada
con relación a la figura 1. A diferencia de la figura 1, el
Darlington tiene una resistencia de entrada de base R4, que se
ocupa de que el Darlington se pueda conectar desde el funcionamiento
sin corriente al funcionamiento activado. Entre la resistencia de
entrada de base R4 y la conexión de activación del Darlington está
conectado el colector del transistor de cortocircuito T3. La base
del transistor de cortocircuito T3 está conectada, como en la
figura 1, a través de una resistencia de protección R3 con el
colector del Darlington. En paralelo a la resistencia de entrada de
base R4 está dispuesto hacia masa un divisor de la tensión, que
está constituido por las resistencias R5 y R6, estando la toma de
conexión del divisor de la tensión en contacto con la base de un
cuarto transistor T4. El colector del cuarto transistor T4 está
guiado en la conexión entre la resistencia de protección R3 y la
base del transistor de cortocircuito T3. De esta manera, la
corriente de activación para el transistor de cortocircuito T3 se
obtiene a partir de la señal de activación invertida para la base
del Darlington. Si se encuentra una señal de activación en la base
del Darlington, entonces el colector del cuarto transistor está en
potencial de masa y el transistor de cortocircuito T3 permanece sin
corriente. En ausencia de la señal de activación en la base del
Darlington, el transistor T4 está sin corriente y el transistor de
cortocircuito T3 es alimentado con la corriente de base a través de
la resistencia de protección R3 de alta impedancia y cortocircuita
el trayecto base - emisor del Darlington. En esta disposición de
circuito, se puede suprimir el diodo Zener que está conectado aguas
arriba del transistor de cortocircuito. La resistencia de entrada
de base R4 posibilita la transición desde el funcionamiento
Darlington sin corriente (transistor de cortocircuito T3 activo) al
funcionamiento activado (transistor de cortocircuito T3 abierto). El
divisor de la tensión R5/R6 impide que se pierda la corriente de
activación en el transistor 4. Al mismo tiempo, esta divisor de la
tensión se ocupa de que, independientemente de la tensión del
trayecto base - emisor, se alcance el umbral de conexión del
transistor T1. Este circuito según la figura 3 tiene la ventaja de
que, en oposición a los ejemplos de realización de las figuras 1 y
2, es posible también un encendido siguiente de las chispas, puesto
que se desconecta de nuevo el transistor de cortocircuito T3 y de
esta manera se puede conectar otra vez el Darlington.
El modo de funcionamiento de los ejemplos
descritos se explica de nuevo con la ayuda de las figuras 4 y 5.
Aquí se representan las curvas de la tensión una vez sin el
transistor de cortocircuito (figura 4) y una vez con el transistor
de cortocircuito (figura 5). En el circuito de encendido estudiado
se trata de un Darlington trifásico con conexión de abrazadera
interna directamente sobre el transistor de activación T1, mientras
que el transistor de cortocircuito T3 actúa sobre la tercera base
del transistor Darlington. La conexión de abrazadera alcanza su
valor total sin el transistor de cortocircuito T3 ya después de
aproximadamente 30 \mus, acompañado por varias interrupciones de
la tensión, y la corriente del colector es atenuada sólo lentamente
y de ninguna manera de forma lineal de acuerdo con los efectos de
reconexión múltiple. El sobre-oscilador está
relacionado con el sistema especial de conexión de abrazadera, en el
que el divisor capacitivo y el divisor óhmico no están adaptados
con exactitud. Por medio de esta mejora del proceso de desconexión y
por medio de la supresión de la reconexión parásita de abrazaderas,
este circuito se puede emplear para todas las aplicaciones de
encendido.
Con frecuencia existen también instalaciones de
encendido, en las que el Darlington de encendido es conectado por
medio de un diodo Zener externamente a través de la conexión de
base exterior. En este caso, el transistor de cortocircuito debe
conectarse como se indica en la figura 2.
Ya se conoce a partir de los aparatos de control
que el Darlington de encendido se puede constituir como circuito
integrado. Pero también el transistor de cortocircuito se puede
integrar aquí bien monolíticamente en este circuito.
La realización del transistor de cortocircuito T3
en tipo de construcción integrado se realiza por medio de difusión
de aislamiento, por lo que el colector del transistor de
cortocircuito T3 está separado del colector del Darlington. En estas
difusiones de aislamiento deben incrustarse bandejas n+ y p+ en
otras bandejas \gamma y \pi, como se representa en la figura 6.
Por medio de estas difusiones \gamma y \pi de alta impedancia
se pueden aislar de una manera efectiva la base y el colector del
puente de cortocircuito frente al colector del substrato. La
capacidad de bloqueo del trayecto base - colector de T3 no tiene
que corresponden necesariamente a la tensión de conexión de
abrazadera, porque en la resistencia R3 conectada aguas arriba cae
la parte principal de la tensión de conexión de abrazadera.
De la misma manera se puede realizar una
integración del diodo Zener a través de una zona p, incrustada en
bandejas 2 \gamma/\pi, con tensiones de bloqueo de 20 - 50 V.
El diodo Zener está aislado igualmente de nuevo a través de la
difusión \pi del colector del substrato.
La integración de la resistencia de protección R3
es relativamente costosa de superficie, de manera que las
resistencias parciales de los electrodos de la tapa ya existentes
se pueden utilizar al mismo tiempo también como resistencia de
activación para el transistor de cortocircuito T3. De esta manera,
en el caso de una conexión de abrazadera de los diodos de la tapa,
no se produce ninguna necesidad adicional de superficie para la
resistencia de activación.
Claims (4)
1. Fase final de encendido para motores de
combustión interna con un transistor Darlington, con un transistor
de accionamiento (T2) y con un transistor de control (T1), estando
dispuesto paralelamente al trayecto base - emisor del transistor
Darlington el trayecto colector - emisor de un transistor de
cortocircuito (T3), presentando el transistor Darlington una
conexión de abrazadera por medio de diodo Zener (Z1) y estando
conectada la conexión de control del transistor de cortocircuito, a
través de una resistencia de protección (R3) de alta impedancia, con
el colector del transistor Darlington y estando dimensionada la
resistencia de protección (R3) de tal forma que fluye una corriente
de base suficiente para el transistor de cortocircuito (T3),
caracterizada porque entre la resistencia de alta impedancia
(R3) y la conexión de activación del transistor de cortocircuito
(T3) está conectado el colector de un cuarto transistor (T4) y la
base del cuarto transistor (T4) está conectada a través de un
divisor de la tensión (R5, R6) con la conexión de activación del
transistor Darlington y el emisor del cuarto transistor está
conectado a masa.
2. Fase final de encendido según la
reivindicación 1, caracterizado porque entre el colector del
transistor de cortocircuito (T3) y la conexión de activación del
transistor Darlington está conectado un yodo de desacoplamiento
(D2).
3. Fase final de encendido según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el transistor
Darlington presenta una conexión de abrazadera interna monofásica
por medio de diodo Zener (Z1), que está conectado paralelamente al
trayecto colector - emisor del transistor de accionamiento (T2) del
transistor Darlington.
4. Fase final de encendido según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque todos los
componentes, tales como diodo Zener, transistor de cortocircuito,
resistencia de alta impedancia (R3) y cuarto transistor (T4), están
integrados monolíticamente.
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