DE2242327A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen mit einem magnetzuender - Google Patents
Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen mit einem magnetzuenderInfo
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Description
R. 1 0 53
24.8.1972 Ws/Mn
Anlage zur Patentanmeldung
Zündanlage für Brennkraftmaschinen reit einen Magnetzünder
Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen
mit einem Zündanker, der zur Erzeugung der Zündenergie mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen,
umlaufenden Magnetsystem zusammenwirkt und an dessen
Wicklung ein Stromkreis angeschlossen ist, in dem die Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen HaIbleiterelementes
liegt und der zugleich den Primär s tr omr»._. kreis einer Zündspule bildet, deren Sekundärwicklung
über ein Zündkabel mit mindestens einer Zündkerze verbunden
ist und wobei das Halbleiterelement mit seiner Steuerelektrode an einen Steuerstromkreis angeschlossen
ist, der im Zündzeitpunkt durch ein Steuersignal einer Steuereinrichtung das Halbleiterelement vom stromleitenden
Zustand in den Sperrzustand umsteuert.
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Bei sogenannten Spulenzündanlagen wird im Zündzeitpunkt der zuvor geschlossene Prinärstromkreis der Zündanlage
durch das Halbleiterelement, vorzugsweise durch einen Zündtransistor
geöffnet. Dabei bricht das vom PriiTiärstrom aufgebaute
Magnetfeld der Zündspule zusammen und induziert in der Sekundärwicklung einen Hochspannung impuln, der an der
Zündkerze einen Zündfunken verursacht.
Zur Erzeugung weiterer Zündfunken muß der Prirrirstromkreis
zunächst erneut geschlossen werden. Bei batteriegespeisten
Zündanlagen kann die zur Umsteuerung des Zündtransistors erforderliche Steuerspannung den Klemmen der Batterie entnommen
werden. Bei sogenannten Magnetzündern ist jedoch die Klemmenspannung am Zündanker bei kurzgeschlossenen Primärstromkreis
zu gering, um den Zündtransistor vollständig in den stromleitenden Zustand zu haiton, was jedoch zum Aufbau
eines starken Magnetfeldes in der Zündspule bzw. in Zündanker erforderlich ist.
Bei einer bekannten, transistorgosteuerten Magnetzündanlage
ist der Zündtransistor mit einem Widerstand im Prim'irstrorkreis
in Reihe geschaltet. 3eim Auftreten einer positiven Spannungshalbwelle des Zündankers wird der Zündtransistor
durch den an diesem Widerstand auftretenden Spannungsabfall in den stromleitenden Zustand geschaltet bzw. bis zum Zündzeitpunkt
im stronleitenden Zustand gehalten. Im Zündzeitpunkt
wird dann die Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors überbrückt und auf diese Vieise der Zündtransistor gesperrt. Diese
oder derartige Lösungen haben den Machteil, daß der Widerstand den Primärstromkreis in unerwünschter VJeise belastet, indem
er eine Strombegrenzung und somit nur einen begrenzten Aufbau des Magnetfeldes in Zündanker während der positiven Spannungs-
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halbwelle'bewirkt. Dadurch wird die bei der Unterbrechung des
Prinrirstromkreises durch den Zündtransistor ausgelöste Hochspannung
in der Sekundärwicklung des Zündankers stark herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine transistorgesteuerte
Magnötzündanlage so aufzubauen, daß die Höhe des im Zündzeitpunkt zu unterbrechendem Prim?.rötromes durch Steuerelemente
des Zündtransistors im Primärstromkreis unabhängig ist.
Dies v/ird er findungs gerriß dadurch erreicht, daß die Zündankerwicklung
von einen Kondensator und einer, damit in Reihe geschalteten Diode überbrückt ist, die -mit Bezug auf die
Schaltstrecke des Halbleiterelomentes in entgegengesetzter
Durchlaßrichtung·gepolt ic-t und daß die Verbindung zwischen
dem Kondensator und der Diode an die Steuerelektrode des Halbleiterelcmentes angeschlossen ist. Zum Schutz des Halbleiterelementes
ist dabei die Verbindung zwischen dem Kondensator und der Diode über einen Widerstand mit der Basis
des als Zündtransistor ausgebildeten Halbleiterelementes verbunden.
Da bei dieser Zündanlage die negativen Spannungshalbwellen des Magnetzünders den Kondensator aufladen und dieser den
Zündtransistor während der jeweils nachfolgenden positiven Spannungshalbwelle in den stromleitenden Zustand steuert,
wird der Primärstromkreis durch den Zündtransistor unmittelbar
kurzgeschlossen und es kann ein starker Primärs'trom fließen, der nicht mehr durch Widerstände im Primärstromkreis
zur Erzeugung einer Steuerspannung für den Zündtransistor beeinflußt wird.
Einzelheiten der Erfindung sind an einem in der Zeichnung
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dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltbild einer Zündanlage mit einem Magnetzünder und einen Zündtransistor im Primärstromkreis,
der von· der Spannung eines Kondensators in den stroir,-loitonden
Zustand gesteuert v/ird, und
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Ströme und Spannungen im Steuerstromlireis
und im PrimSrstromkreis der Zündanlage nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine,
ist mit einen Magnetzünder 10 ausgerüstet, dessen Zündanker 11 mit einer zweiteiligen Wicklung 12 vergehen
ist, die zugleich die Zündspule der Zündanlage bildet. Der am Gehäuse der Brennkraftmay chine angeordnete Zündankor
11 v/irkt mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem 13 mit einem Dauermagneten 13a zusammen.
Während die Sekundärwicklung 12a des Zündankers Il über ein Zündkabel Ik mit einer Zündkerze 15 verbunden ist, liegt
die Primärviicklung 12b des Zündankers 11 an einem Primärstromkreis,
in dem die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zündtransistors l6 angeordnet ist. Der Zündtransistor 1β ist als
NPN-Leistungstransistor ausgelegt und sein Emitteranschluß liegt ebenso v;ie das eine Ende der Primärwicklung 12b des
Zündankers 11 auf Masse. Die Primärwicklung 12b ist von einem Kondensator 17 und einer dazu in Reihe geschalteten Diode 18
überbrückt, die mit 3ezug auf die Kollektor-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 in entgegengesetzter Durchlaßrichtung
gepolt ist. Die Verbindung 19 zwischen dem Kondensator 17 und der Diode 18 ist über einen hochohmigen Widerstand 20
mit der Basis des Zündtransistoro 16 verbunden. An der Basis
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des Zündtransistors 16 ist ein weiterer Steuerstromkreis angeschlossen,
in dem ein Stouertransistör 21 angeordnet ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke zur Basis-Emitterstrecke des
Zündtransistors 16 parallelgeschaltet ist. Zur Auslösung des Zündvorganges ist parallel zu der Basis-Emitterstrecke de.s
Steuertransistors 21 ein magnetischer Impulsgeber 22 angeordnet. Die Basis des Steuertransistors 21 ist ferner über
einen Widerstand 23 mit dein auf Masse liegenden Ende der
Primärwicklung 12b sowie über einen Koppelwiderstand 24
mit dem anderen, nicht auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung
12b des Zündankers 11 verbunden. Die Primärwicklung 12b ist ferner von einem Dämpfungsglied 25 für die negativen
Spannungshalbwellen im Primärst.romkreis überbrückt. Das Dämpfungsglied 25 enthält eine Diode 26, die mit einer Zenerdiode
27 in Reihe geschaltet ist und im Hinblick auf die Kollektor-Emitterstrecke des Zündtransistors 16 in entgegengesetzter
Durchlaßrichtung gepolt ist. Die Zenerdioda 27 ist derart gepolt, daß sie beim Erreichen der Zenerspannung
die Primärwicklung 12b des Zündankers 11 über die Diode 26 überbrückt und auf diese V/eise die Höhe der negativen Spannungshalbwellen
im Primärstromkreis begrenzt. Zur Entlastung des Zündtransistors 16 während der negativen Spannungshalbwelle
ist im Primärstromkreis eine Diode 28 eingefügt, die für die positive Spannungshalbwellen in Durchlaßrichtung, gepolt
ist.
Die Wirkungsweise dieser Zündanlage wird mit Hilfe der in
Fig. 2 dargestellten Strom- und Spannungs-Kennlinien näher erläutert. Auf der Achse ut ist der Verlauf der Primärspan- ·
nung U in einer gestrichelten Linie und der Verlauf de&-Primär stromes I als ausgezogene Linie dargestellt. Auf der-..
Achse ort» ist die Spannung U, an der 3asis des Zündtr^ansistors
l6 als gestri.chelte Linie, der Basisstrom I; des Zündtransi-
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stors 16 als ausgezogene Linie und die Kondcnsatorspannung
U am Kondensator 17 in einer punktierten Linie aufGetragen.
Beim Betrieb dor Brennkraftnas diine v:ird der Dauonrar.net
13a des Magnetsystem 13 an Züirlankor 11 dor. Magnetzünders
10 vorbeibewegt und dabei zunächst eine negative Spnnnur.gshalbwelle
in der Prin'lr'-iicklun.f 12b des Zündankers jl erzeugt
Die negative Spannungshalbwelle wird auf die Zener3n?nnunr der Zenerdiode 27 begrenzt, da diese bein Erreichen dor Zenerspannung
die Primärwicklung 12b über die Diode 26 überbrückt.
Der Kondensator 17 wird nunmehr über die Diode l8 auf die durch die Zenerdiode 27 begrenzte Spannung der negativen
Halbzelle aufgeladen. Das positive Potential dor Kondensatorspannung
U an der Verbindung 19 dor Schaltung nach Fig. 1 gelangt über den V/iderstand 20 auf die Bar=: 3 des Zündtransistors
16. An Ende der negativen SpannungshalV-'c! ]o v;ird
nunmehr die Kondensatorspannung U als Basisspannung U, zv;ischen
der Basis und den Emitter des Zündtransistors l6 wirksam.
Bei der nachfolgenden positiven Halbzelle in der Primärwicklung 12b des Zündankers 11 v.'ird diese der Kondensatorspannung
U überlagert, folglich die Basisspannung U, weiter erhöht. Diese Basisspannung U. treibt einen Basisstrom I. der
den Zündtransistor l6 vollständig in den stromleitenden Zustand steuert, so daß der PrimärstrorJcreis des Magnetzünders
10 praktisch kurzgeschlossen wird. Der Prim«.rstrom I. steigt
bis auf einen Höchstwert an und baut dabei in Zündanker 11 ein starkes Magnetfeld auf.
Zum Zündzeitpunkt Zzp. wird in nagnetischen Impulsgeber 22
ein Spannungsinpuls erzeugt, der die 3asis des Steuertransistors 21 auf ein positives Potential hebt und damit den Steuertransistor
21 in den stromleitenden Zustand unschaltet. Da-
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durch wird dio Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors
16 kurzgeschlossen Und die Basisspannung U-D bricht zusammen.
Der Basisstrom I. wird dadurch abgeschaltet und der Kondensator 17 entlädt sich nun über den Widerstand 20
und über die Xollektor-Emitterstrecke des Steuertransistors 21. Durch das Abschalten dos Basisstromos I. wird
der Zündtransästör 16 augenblicklieh gesperrt und dadurch
der Priinirstroin I. unterbrochen. Das Magnetfeld in Zündanker
11 bricht nun zusammen und induziert dabei in der
Sekundärwicklung 12a einen Hochspannungsiir.puls, der an
der Zündkerze 15 einen Zündfunken beviirkt. '
Da boi diesem Vorgang auch in der Primärwicklung 12b des
Zündankers 11 eine- Spannung induziert wird, muß sicherte«»
stellt werden, daß der Steuertransistor 21 in strorcleitenden
Zustand gehalten wird. Dies und ein beschleunigtes Kippen
des Steuertransistors 21 wird durch den Koppelwiderstand 2't erreicht, der das Ansteigen der Primärspannung
auf die Basis des Steuertransistors 21 überträgt und damit den Steuertransistor 21 auch dann noch in den stromleitenden
Zustand hält, wenn der Steuerimpuls des Impulsgebers 22 bereits abgeklungen ist. Erst am Ende der positiven Halbwelle
der Primärspannung U, gelangt der Steuertransistor 21 durch die Kopplung seiner B.asis über den Widerstand 23 mit seinem
Emitter erneut in den Sperrbereieh. Durch die nachfolgende
negative Spannungshalbwelle in der Primärwicklung 12b kann nun der Kondensator 17 erneut aufgeladen werden. Der Zündvorgang
und die Aufladung des Kondensators 17 wiederholt sich mit jeder vollen Umdrehung des Magnetsystems 13.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch Schaltungsanordnungen, bei denen
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einzelne Bauelemente andersartig ausgebildet sein können.
Wesentlich ist jedoch, daß beim Auftreten der positiven Spannungshalbwellen in Primärstromkreis da3 Halbleiterelement
über den gesamten Drehzahlbereich vollständig in den stromleitenden Zustand geschaltot wird, indem die Steuerspannung
für das Halbleiterelement durch die Reihenschaltung der Primärspa.nnung mit der Spannung des zuvor aufgeladenen
Kondensators soweit erhöht wird, daß schon bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. des Magnetsystens
10 eine ausreichende Umsteuerung des Halbleiterelementes erzielt wird. An Stelle des Zündtransistors
16 kann das Halbleiterelement ebenfalls als Doppeltransistor in an sich bekannter Darlington-Schaltung aufgebaut
sein. Auch der Steuertransistor 21 kann duroh einen Thyristor,
eine Thyristortetrode odor einen Triac ersetzt wurden, wobei die Mitkopplung über die Widerstände 24 und 2 3
gegebenenfalls entfallen kann. Ferner ist es möglich, daß der Kondensator 17 und die Diode 18 ebenso wie das Dämpfungsglied
25 die Primärwicklung 12b des Zündankers 11 nur teilweise überbrücken. Eine weitere Änderung dar Schaltung
nach Fig. 1 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch möglich, daß die Zündspule getrennt vom Zündanker
11 an einer anderen Stelle im Primärstromkreis angeordnet ist. Schließlich ist es auch möglich, den Kondensator 17
durch eine Fremdspannung aufzuladen.
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Claims (7)
1.) Zündanlage für Brennkraftmaschinen rait einem Zündanker,
der zur Erzeugung, der Zündenergie mit einem von der
Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem zusammenwirkt und an dessen Wicklung ein Stromkreis
angeschlossen ist, in dem die Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Ilalbleitere.lementes liegt
und der zugleich den Primärstrornkreis einer Zündspule bildet, deren Sekundärwicklung über ein Zündkabel mit
mindestens einer Zündkerze verbunden ist und wobei das Halbleiterelement mit seiner Steuerelektrode an einen
Steuerstromkreis angeschlossen ist, der im Zündzeitpunkt durch ein Steuersignal einer Steuereinrichtung das
Halbleiterelement vom stromleitenden Zustand in den Sperrzustand umsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündankerwicklung
(12) von einem Kondensator (17) und einer dazu in Reihe geschalteten Diode (18) überbrückt ist, die mit Bezug
auf die Schaltstrecke des Halbleiterelementes (16) in entgegengesetzter
Durchlaßrichtung gepolt ist und daß die Verbindung (19) zv/ischen dem Kondensator (17) und der Diode (18)
an die Steuerelektrode des Halblexterelementes (1β) angeschlossen ist*
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2. Zündanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung (19) zwischen den Kondensator (17) und dor Diode
(l8) über einen Widerstand (20) mit der Basis das alo Zündtransistor
(16) ausgebildeten Halbleitereleiuuntes verbunden
ist.
3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daßin
Steuerstromkreis des Zündtranaistorr; (16) ein Steuertransistor
(21) angeordnet ist, dessen Kollektor-Emitterstracke zur Basis-Emitterstrecke des Zündtransistors (if>) parallolgeschaltet
ist.
4. Zündanlage nach Anspruch '), dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zur Basis-Emitterstrecke des Steuertransistors (21) ein magnetischer Impulsgeber (22) angeordnet ist.
5. Zündanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Basis des Steuertransistors (21) über einen Koppelwiderstand (24) mit einem nicht auf Masse liegenden Anschluß
der Zündankerwicklung (12) verbunden ist.
6. Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündankerwicklung (12) von einem
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Robert Bosch GmbH R. 1 0 5 3 Ws/Mn
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Dämpfunesglied (25) überbrückt ist, das eine Diode (26)
enthält, die mit Bezug auf die Kollektor-Emitterstrecke des Zündtransistors (16) in entgegengesetzter Durchlaßrichtung
gepolt ist.
7. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daS die
Diode (26) nit einer Zenerdiode (27) in Reihe geschaltet
,ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |