DE1539227C - Funkenziindschaltung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

30 Der Kollektor des Transistors 16 ist über einen

Kondensator 21, der in Reihe mit einer Diode 22 liegt, mit der Klemme 12 sowie über die Primär-

Die Erfindung betrifft eine Funkenzündschaltung wicklung 24 eines Zündtransformators 25 mit der für Brennkraftmaschinen, die zwischen den beiden Anode eines steuerbaren Gleichrichters 23 verbunan eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Ein- 35 den. Die Sekundärwicklung 26 des Zündtransforgangsklemmen eine Reihenschaltung aus einem in mators wird über einen Zündverteiler 27 wechselzeitlicher Abhängigkeit zu der Brennkraftmaschine weise an die Zündkerzen 28 der Brennkraftmaschine ein- und ausschaltbaren Schaltelement und einer In- angeschlossen. Die Kathode des Gleichrichters 23 ist duktivität besitzt, über die die zugeführte Energie über die Diode 22 und einen hierzu parallelen Wiauf einen in einem Stromkreis mit der Primärseite 40 derstand 29 an die Klemme 12 angelegt, während der Zündspule liegenden Kondensator übertragen wird, das Gatter des Gleichrichters 23 über einen Widerder über einen bei geschlossenem Schaltelement in stand 31 mit der Klemme 12 verbunden ist.
Sperrichtung vorgespannten steuerbaren Gleichrich- Wenn im Betrieb der Unterbrecher 15 schließt, so

ter in zeitlicher Abhängigkeit zu der Brennkraftma- kann der Transistor 16 den Strom leiten, wodurch schine entladbar ist. 45 der Gleichrichter 23 umgekehrt vorgespannt wird, so

Eine derartige Funkenzündschaltung ist bekannt daß er den Stromdurchgang verhindert. Der Strom (USA.-Patentschrift 3 032 685). In der bekannten . fließt über den Transistor 16 zu der Induktivität 17, Schaltung ist der steuerbare Gleichrichter bei einge- so daß in dieser Energie gespeichert wird. Wenn der schaltetem Schaltelement mit normaler Anoden-Ka- Unterbrecher 15 öffnet, so wird der Transistor 16 thoden-Polung geschaltet. Diese Art der Schaltung 50 stromundurchlässig, so daß der Strom nunmehr von stellt nicht in jedem Fall sicher, daß der steuerbare der Induktivität 17 über die Diode 22 auf den Kon-Gleichrichter gesperrt ist, wenn nach" Abgabe eines densator21 fließt, wodurch dieser aufgeladen wird. Zündfunkens der Kondensator erneut aufgeladen Während des Aufladens des Kondensators 21 hält der werden soll. Sofern der steuerbare Gleichrichter bei Spannungsabfall über der Diode 22 das Gatter des Beginn des erneuten Ladevorganges noch nicht ge- 55 Gleichrichters 23 gegenüber seiner Kathode negativ, sperrt ist, fließt die für die Ladung des Konden- so daß der Gleichrichter 23 den Strom nicht durchsators bestimmte Energie über den steuerbaren läßt. Wenn jedoch der Kondensator 21 auf seine Gleichrichter. Damit steht für den nächsten Zünd- Spitzenspannung aufgeladen ist, beginnt der Strom funken keine Energie zu Verfügung. zu der Induktivität 17 zurückzufließen, wodurch die

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die 60 Diode 22 umgekehrt vorgespannt wird. In diesem Funkenzündschaltung der eingangs genannten Art Augenblick wird der Strom über den Widerstand-31 dahingehend zu verbessern, daß sie regelmäßig und das Gatter sowie die Kathode des Gleichrich-Zündfunken abgibt. ters 23 umgeleitet, so daß der Gleichrichter 23 strom-

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten leitend wird. Der Kondensator 21 entlädt nun über Funkenzündschaltung dadurch gelöst, daß der 65 die Wicklung 24 und die Anode und Kathode des steuerbare Gleichrichter bei eingeschaltetem Schalt- Gleichrichters 23, wobei die in der Wicklung 26 inelemcnt mit ungekehrter Kathoden-Anoden-Polung duzierte hohe Spannung den verlangten Zündfunken geschaltet ist und eine als Entkupplungselement die- bewirkt. In zahlreichen praktischen Anwendungs-

zwecken stellt sich der Zündfunke praktisch gleichzeitig mit dem öffnen des Unterbrechers 15 ein, und zwar nicht später als 100 Mikrosekunden nach -dessen öffnung.

Der Kondensator 19 hat eine Kapazität, die im Vergleich zu der des Kondensators 21 gering ist. Der Kondensator 19 dient zur Aufnähme etwaiger, in Form von Streuinduktivität im Schaltkreis gespeicherter Energie sowie zur Absorption von Schaltströmen während der Zündfunkenbildung. Der Widerstand 18 kann in manchen Schaltanordnungen durch den Widerstand der Induktivität 17 selbst gebildet werden. Der Widerstand 29 ist vornehmlich dazu vorgesehen, sicherzustellen, daß der Kondensator 21 am Ende eines jeden Arbeitszyklus vollständig entladen wird.

Es versteht sich, daß der Transistor 16 auch mittels anderer, von der Brennkraftmaschine betätigter Vorrichtungen als dem Unterbrecher 15 gesteuert werden kann. Beispielsweise kann der Unterbrecher 15 ein Halbleiterschalter sein, der von den Impulsen eines von der Brennkraftmaschine betätigten magnetischen Generators gesteuert wird.

Es versteht sich, daß am Ende eines Arbeitsspieles, wenn der Unterbrecher 15 wieder schließt, die Stromfortleitung des Transistors 16 den Gleichrichter 23 in umgekehrter Richtung vorspannt, so daß die Gefahr, daß der Gleichrichter 23 weiterhin stromleitend bleibt, ausgeschaltet wird.

Der Kern der Induktivität 17 kann so beschaffen sein, daß eine Sättigung eintritt bzw. einzutreten beginnt, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet, wodurch die Erzeugung von unzulässig hohen Spannungen verhindert wird. Statt dessen oder zusätzlich kann aber auch ein Widerstand mit großem positiven Temperaturkoeffizienten in Reihe mit der Induktivität 17 geschaltet werden.

F i g. 2 zeigt zwei unabhängige Abänderungen der in Fig. 1 dargestellten Schaltanordnung. Die erste Änderung besteht darin, daß die Diode 22 in die Reihenschaltung der Induktivität und des Widerstandes 18 verlegt ist, während die zweite Abänderung darin besteht,, daß die Wicklung 24 und der Kondensator 21 über eine Diode 32 und einen hierzu parallelen Widerstand 33 an den Kollektor des Transistors 16 angelegt sind.

Läßt man für einen Augenblick die Anwesenheit der Diode 32 und des Widerstandes 33 außer Acht, so arbeitet der Schaltkreis im wesentlichen in derselben Weise wie der in F i g. 1 dargestellte Schaltkreis. Allerdings ist bei der Anordnung gemäß F i g. 1 beim Abschalten des Transistors 16 eine geringe Verzögerung, bevor die Induktivität 17 ihre Energie in den Kondensator 21 entlädt, da die Diode 22 den Strom nicht leitet, wenn der Transistor 16 abgeschaltet wird. Diese Verzögerung wird bei der Anordnung gemäß F i g. 1 von dem Kondensator 19 · zugelassen. Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 ist demgegenüber die Diode 22 stromleitend, wenn der Transistor 16 abgeschaltet wird, so daß hier keine Verzögerung in der Übertragung der Energie von der Induktivität 17 zu dem Kondensator 21 vorliegt. Darüberhinaus ist bei Fig. 2 die Anordnung so getroffen, daß im Falle eines zufälligen Schließens oder Durchschlagens am Unterbrecher 15, bevor der Kondensator 21 voll aufgeladen ist, der gesteuerte Gleichrichter 23 nicht ausgelöst wird, da die Diode 22 weiterhin den Strom durchläßt und dadurch die negative Vorspannung an dem Gatter des Gleichrichters 23 aufrechterhält. In F i g. 1 würde ein zufälliges Schließen dagegen die Diode 22 umgekehrt vorspannen und bewirken, daß der Gleichrichter 23 den Strom durchläßt, bevor der Kondensator 21 soweit aufgeladen ist, daß ein Zündfunke gebildet werden kann. Außerdem würde der Gleichrichter 23 den Strom weiterhin durchlassen, wenn die Kontakte schließlich getrennt werden, so daß sich an dem Kondensator keine Spannung mehr aufbauen kann. In Fi g. 2 geht dagegen (wenn man das Vorhandensein der Diode 32 und des Widerstandes 33 weithin unberücksichtigt läßt) die in dem Kondensator 21 gespeicherte Energie durch Entladung über den Transistor 16 verloren, wenn ein unbeabsichtigtes Schließen erfolgt, wobei jedoch die in der Induktivität gespeicherte Restenergie weiterhin zur Zündfunkenbildung verfügbar ist, wenn der Unterbrecher 15 in der richtigen Weise öffnet.

Um bei zufälligem Wiedereinschalten den Kondensator 21 an einer Entladung durch den Transistor 16 zu hindern, kann die Diode 32 vorgesehen sein. In diesem Fall ist das Gatter des Gleichrichters 23 vorzugsweise an eine Stelle zwischen dem Wi- „.

derstand 18 und der Induktivität 17 angeschlossen.*'· Der Gleichrichter 23 wird jetzt eingeschaltet, wenn der Kondensator 19 seine Spitzenspannung erreicht und beginnt, sich zurück in die Induktivität 17 zu entladen. Da jedoch die Kondensatoren 19 und 21 ihre Spitzenspannung im wesentlichen zur gleichen Zeit erreichen, wird die zeitliche Abstimmung des Arbeitskreises nicht nachteilig beeinflußt. Es ist ersichtlich, daß ein zufälliges Wiedereinschalten nunmehr lediglich einen Energieverlust am Kondensator 19 zur Folge hat, der jedoch von untergeordneter Bedeutung ist.

Die Diode 32 hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie eine Beschädigung des Transistors 16 verhindert, die sich aus einer Entladung des Kondensators 21 über den Transistor 16 ergeben könnte.

In einigen Fällen kann der Gleichrichter 23 so empfindlich sein, daß das Einschalten ohne Unterstützung des Kondensators 19 als Folge der Eigenkapazität der Diode 32 erfolgt.

Der Widerstand 33 in Fig. 2 ersetzt den Widerstand 29 der Schaltanordnung gemäß Fig. 1.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 3 ist die in F i g. 2 dargestellte Schaltung dadurch abgeändert worden, daß zwischen die Induktivität 17 und den Kollektor des Transistors 16 eine Diode 34 sowie parallel zu der Induktivität 17, dem Widerstand 18 und der Diode 22 ein Kondensator 35 geschaltet sind. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 16 über eine in Reihe mit einem Widerstand 37 liegende Induktivitat 36 an die Klemme 12 angelegt.

Die Schaltung gemäß Fig. 3 läßt sich mit Vorteil dann verwenden, wenn nur niedrige Batteriespannungen zur Verfügung stehen. Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 führt die Einschaltung der Diode 22 sowie der in Reihe hiermit liegenden Speicherinduktivität 17 nicht nur zu einem unnötigen Leistungsverlust, sondern auf Grund des Spannungsabfalles an der Diode 22 zu der Schwierigkeit, bei sehr niedriger Batteriespannung eine zufriedenstellende Arbeitsweise zu erhalten. Bei der Schaltung gemäß F i g. 3 ist der Zündkreis des Gleichrichters 23 von der Speicherinduktivität getrennt, die in diesem Fall natürlich von der Induktivität 36 gebildet wird.

Wenn im Betrieb der Unterbrecher 15 schließt und Außerdem ist der Widerstand 18 zwischen der Kader Transistor 16 leitet, so wird die Energie in der thode der Diode 34 und dem Kollektor des Transi-Hauptinduktivität 36 und außerdem in der. Indukti- stors 16 angeordnet, so daß der Kondensator 35 nicht vität 17 gespeichert, die zweckmäßig nur einen gerin- unmittelbar beim Einschalten des gesteuerten gen Strom aufnimmt. Öffnet der Unterbrecher 15 5 Gleichrichters 23 entlädt, sondern in-der Lage ist, wieder, so überträgt die Induktivität 36 ihre Ladung während einer bestimmten Zeitperiode einen posiauf den Kondensator 21, während die Induktivität 17 tiven Antrieb an dem Gatter des steuerbaren Gleichihre Ladung an den Kondensator 35-^bgibt. Die richters aufrechtzuerhalten. Außerdem ist parallel zu Diode 34 verhindert, daß die Induktivität 36 den dem Kondensator 21 eine Diode 38 geschaltet. Bei Kondensator 35 auflädt. Ist der Kondensator 35 auf io dieser Anordnung bleibt der Gleichrichter 23 nach seine Spitzenspannung aufgeladen, die erheblich ge- seiner Zündung weiterhin stromleitend, bis entweder ringer sein kann als das Spannungsniveau des Kon- die Restinduktionsenergie in der Induktivität 36 aufdensators 21, so beginnt er sich wieder zurück in die gezehrt ist oder der Transistor 16 eingeschaltet wird. Induktivität 17 zu entladen. Die Diode 22 wird, wie Bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine wird zuvor, wieder in umgekehrter Richtung vorgespannt, 15 die Energie der Induktivität 36 aufgezehrt sein, beso daß der gesteuerte Gleichrichter 23 gezündet und vor der Transistor 16 eingeschaltet wird; die Schalder Kondensator 21 zur Bildung des Zündfunkens tung arbeitet daher in derselben Weise wie diejenige zur Entladung gebracht wird. gemäß Fig. 3. Bei hohen Maschinendrehzahlen wird

Die Parameter der Schaltung können so gewählt jedoch noch ein nicht unbeträchtlicher Reststrom in werden, daß der Kondensator 35 entweder gleich- ao der Induktivität 36 fließen, wenn der Transistor wiezeitig mit dem Kondensator 21 oder vor oder nach der eingeschaltet wird. Der Endstrom, der in der dem Kondensator21 seine Spitzenspannung erreicht. Periode nach der Transistorleitung in dieser Induk- ■ ■: Wird der steuerbare Gleichrichter 23 gezündet, be- tivität vorliegt, wird um angenähert den Betrag, den " .C~ ) vor der Kondensator 21 voll aufgeladen ist, und ist er sonst aufweist, größer sein. Da die in der Induk- \. die Kondensatorentladung oszillierend, so ist es mög- 25 tivität gespeicherte Energie proportional, zu dem V lieh, bei jeder Betätigung des Unterbrechers mehr als Quadrat des die Induktivität durchfließenden Stronur einen Zündfunken zu erhalten, was bei manchen mes ist, ergibt sich, daß bereits eine geringe Restener-Anwendungszwecken vorteilhaft ist. Es ist möglich, gie zu einem sehr viel höheren Anstieg der gespeidaß in diesen Fällen, wo mehr als ein Zündfunke ge- cherten Spitzenenergie und damit zu einem Gesamtwünscht wird, der Gleichrichter 23 von dem oszillie- 30 anstieg der für den Zündfunken zur Verfügung sterenden Strom bei der Entladung des Kondensa- henden Energie führt. Auf diese Weise sind höhere tors 21 nicht richtig abgeschaltet wird, was jedoch Zündgeschwindigkeiten als sonst erreichbar. Die keine ernsthafte Schwierigkeit bedeutet. Zu Schwie- ,Diode 38 schützt die Emitterbasisverbindung des rigkeiten könnte dies nur dann führen, wenn ein Transistors 16 von. der Umkehrspannung, die ohne Zündfunke infolge der nicht richtigen Abschaltung 35 diese Diode sich an dem Kondensator 21 einstellen des Gleichrichters 23 gänzlich aussetzen würde, was könnte.

jedoch bei der dargestellten Anordnung nicht ein- In weiterer Abänderung der dargestellten Ausfühtreten kann, da der Gleichrichter 23 in umgekehr- rungsbeispiele wird der Transistor 16 durch den Unter Richtung vorgespannt ist, wenn der Transistor 16 terbrecher 15 selbst ersetzt.

den Strom durchläßt. Erwähnt sei noch, daß der Wi- 40 Wird der Transistor 16 eingeschaltet, während der

derstand 3 bei den Schaltungen gemäß F i g. 2 und 3 Gleichrichter 23 noch leitet, so ergibt sich auf Grund

einen Weg für die Umkehrung der Vorspannung des der Induktanz in dem Schaltkreis eine Verzögerung

Gleichrichters 23 bildet und außerdem die vollstän- in der Umkehrung der Vorspannung des Gleichrich-

dige Entladung des Kondensators 21 sicherstellt. ters 23. Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 kann f

Fig. 4 zeigt eine Abänderung der Schaltung ge- 45 eine Verzögerung von einer bestimmten Länge ab- V-

mäß Fig. 3. Die Induktivität 17. und der Konden- sichtlich vorgesehen werden, um die Gefahr der

sator 35 sind so gewählt, daß der Kondensator 21 Zündfunkenbildung bei zufälligem Schließen der

entlädt, bevor er seine Spitzenspannung erreicht. Kontakte 15 zu vermindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

nende Diode für den Kondensator vorgesehen ist,

Patentanspruch: die den Kondensator bei eingeschaltetem Schalt

element von der Induktivität entkoppelt und bei

Funkenzündschaltung für Brennkraftmaschi- ausgeschaltetem Schaltelement an den Stromkreis mit nen, die zwischen den beiden an eine Gleich- 5 der Primärseite der Zündspule und dem steuerbaren Spannungsquelle angeschlossenen Eingangsklem- Gleichrichter koppelt.

men eine Reihenschaltung aus einem, ip'zeitlicher Die vorliegende Zündschaltung stellt sicher, daß

Abhängigkeit zu der Brennkraftmaschine ein- nach Abgabe eines Zündfunkens der steuerbare und ausschaltbaren Schaltelement und einer In- Gleichrichter auf jeden Fall gesperrt ist und damit duktivität besitzt, über die die zugeführte io in dem Kondensator die Energie für den nächsten Energie auf einen in einem Stromkreis mit der Zündfunken gespeichert werden kann.
Primärseite der Zündspule liegenden Konden- Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer

sator übertragen wird, der über einen bei ge- verschiedene Schaltungsbeispiele darstellenden Zeichschlossenem Schaltelement in Sperrichtung vor- nung näher erläutert.

gespannten steuerbaren Gleichrichter in zeit- 15 Bei der Schaltanordnung gemäß Fig. 1 wird die licher Abhängigkeit zu der Brennkraftmaschine Zündanlage im Betrieb mittels Klemmen 11 und 12 entladbar ist, dadurch gekennzeichnet, an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so daß die daß der steuerbare Gleichrichter (23) bei einge- eine Klemme negative und die andere Klemme posischaltetem Schaltelement mit umgekehrter Ka- tive Polarität hat. In Reihe zwischen den beiden thoden-Anoden-Polung geschaltet ist und eine 20 Klemmen liegen Widerstände 13 und 14 sowie ein als Entkopplungselement dienende Diode (22) für Unterbrecher 15, der von der Brennkraftmaschine den Kondensator (21) vorgesehen ist, die den angetrieben wird. An einer Stelle zwischen den Wi-Kondensator (21) bei eingeschaltetem Schalt- derständen 13 und 14 ist die Basis eines Transielement (16) von der Induktivität (17) entkop- stors 16 angeschlossen, dessen Emitter an die . pelt und bei ausgeschaltetem Schaltelement (16) 25 Klemme 11 und dessen Kollektor über eine in Reihe an den Stromkreis mit der Primärseite (24) der mit einem Widerstand 18 liegende Induktivität 17 an Zündspule (25) und dem steuerbaren Gleichrich- die Klemme 12 angelegt ist. Der Kollektor und der ter (23) koppelt. Emitter des Transistors werden von einem Konden

sator 19 überbrückt.