DE2243294A1

DE2243294A1 - IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION MACHINERY

Info

Publication number: DE2243294A1
Application number: DE19722243294
Authority: DE
Inventors: Heinrich Brungsberg
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1972-09-02
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1974-03-14

Description

11Zündanlage für Brennkraftmasehinen" Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Unterbrecher und einer Zündspule, deren Primärwicklung mit Vorwiderständen in Serie geschaltet ist. 11 Ignition system for internal combustion engines "The invention relates to a Ignition system for internal combustion engines with an interrupter and an ignition coil, whose Primary winding is connected in series with series resistors.

Bekanntl-ieh beruht die Wirkungsweise einer üblicher? Zündanlage mit Zündspule für Brennkraftmaschinen darauf, daß die erforderliche Zündenergie in der Zündspule induktiv gespeichert wird Hierzu wird beim Schließen der Unterbrecherkontakte eine Spannung an die Zündspule gelagt, so daß sich in der Zündspule ein Strom aufbaut, durch den der Kern der Zündspule magnetisiert wird. Beim Offnen der Unterbrvcherkontakte wird der Strom durch die Zündspule plötzlich unterbrochen. Dadurch wird in der Sekundärwicklung der Zündspule eine hohe Spannun induziert, die über den Verteiler an die einzelnen Zündkerzen gelangt und dort den Zündfunken erzeugt.Well-known is the mode of action of a common? Ignition system with Ignition coil for internal combustion engines that the required ignition energy in the Ignition coil is inductively stored for this purpose when the interrupter contacts are closed a voltage is applied to the ignition coil so that a current builds up in the ignition coil, which magnetizes the core of the ignition coil. When opening the breaker contacts the current through the ignition coil is suddenly interrupted. This will result in the secondary winding the ignition coil induces a high voltage, which is passed through the distributor to the individual Spark plugs arrives and generates the spark there.

Eine Zündspule muß nun mehrere sich widersprechende Forderungen erfüllen. Einmal'muß sie einen für die Zündung ausreichenden Energiebetrag speichern können. Da die Energie, die in einer Induktivität gespeichert ist, durch den Ausdruck E = 1/2 L x i2 gegeben ist, muß die Zündspule also eine gewisse Induktivität besitzen. Aus dem vorstehend angegebenen Ausdruck geht hervor, daß die induktiv gespeicherte Energie umso höher wirdj Je größer die Induktivität der Spule ist. Andererseits soll die Zündanlage Zündfunken auch über den gesamten Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine angeben, der relativ groß sein kann.An ignition coil must now meet several conflicting requirements. On the one hand, it must be able to store a sufficient amount of energy for ignition. Since the energy stored in an inductor is represented by the expression E. = 1/2 L x i2 is given, the ignition coil must therefore have a certain inductance. From the above expression it is evident that the inductively stored The higher the energy, the greater the inductance of the coil. on the other hand the ignition system should also have spark over the entire speed range of an internal combustion engine specify, which can be relatively large.

Dieser Forderung kann man nur genügen, wenn man die Induktivität der Zündspule klein macht und einen hohen Zündspulenstrom wählt, denn nur bei kleinen Induktivitäten sind die Ladezeiten für die Zündspule klein genug, um bei hohen Drehzahlen zwischen funken zwei Zündfunken ausreichend Energie speicheriRkönnen. Schließlich muß als Nebenbedingung noch berücksichtigt werden, daß der Strom durch die Zündspule einen gewissen Grenzwert nicht überschreiten darf, da die Zündspule sonst thermisch überlastet wird.und der Unterbrecherkontakt zu schnell verbrennt.This requirement can only be met if the inductance of the Making the ignition coil small and choosing a high ignition coil current, because only with small ones Inductors, the charging times for the ignition coil are small enough to run at high speeds can store sufficient energy between two sparks. In the end must be taken into account as a secondary condition that the current through the ignition coil may not exceed a certain limit value, otherwise the ignition coil will be thermally is overloaded. and the breaker contact burns too quickly.

Bei der Konstruktion einer Zündspule geht man daher im allgemeinen so vor, daß man zuerst einen maximalen Dauer- oder Ruhestrom vorgibt und dann die Induktivität bestimmt, die erforderlich ist, um mit dem maximalen Dauerstrom die erforderliche Zündenergie zu speichern. Da bisher eine Zündenergie von etwa 30 - 50 mWs für ausreichend erachtet wurde und die Unterbrecherkontakte mit etwa 4 A belastet werden konnten, ergaben sich Zündspule mit einer Induktivität von etwa 4 - 10 mH und einem ohm'schen Widerstand von etwa 1 bis 2 0tm.Thus, one generally goes in designing an ignition coil so that you first specify a maximum continuous or quiescent current and then the Inductance determines which is required to with the maximum continuous current the to store the necessary ignition energy. Since so far an ignition energy of about 30 - 50 mWs was considered sufficient and the breaker contacts with about 4 A. could be loaded, resulted in ignition coils with an inductance of about 4 - 10 mH and an ohmic resistance of around 1 to 2 0tm.

Man nahm dann in Kauf, daß bei höheren Drehzahlen die volle Zündenergle nicht mehr zur Verfügung stand, da die Zeitkonstanten L/R dieser eben angegebenen Zündspulen zwischen 2 und 6 ms liegen. und man etwa 3 Zeitkonstanten benötigt, bis sich der Ladestrom dem maximalen Dauerstrom annähert.One then accepted that at higher speeds the full ignition energy was no longer available because the time constants L / R of these just specified Ignition coils are between 2 and 6 ms. and you need about 3 time constants until the charging current approaches the maximum continuous current.

Um auch bei höheren Drehzahlen eine ausreicheni Zündenergie zu erhalten, ist es bekannt geworden, in den Primärkreis einer Zündspule einen Vorwiderstand zu legen,da auf diese Weise die Zeitkonstante L/R der Zündspule verkürzt wird.In order to obtain sufficient ignition energy even at higher speeds, It has become known to have a series resistor in the primary circuit of an ignition coil because in this way the time constant L / R of the ignition coil is shortened.

Es sind auch Zündspule bekannt geworden, die von vorne herein mit einem Betriebsstrom belastet werden, der über dem zulässigen Dauerstrom liegt. Dann kann man die Induktivität der Zündspule klein halten, so daß auch bei hohen Drehzahlen ausreichend Zündenergle zur Verfügung steht.There are also ignition coils known that come with be loaded with an operating current that is above the permissible continuous current. then you can keep the inductance of the ignition coil small, so that even at high speeds sufficient ignition energy is available.

Schließlich ist es auch bekannt geworden, die Primärwicklung einer Zündspule mit einem Vorwiderstand zu versehen und den Vorwiderstand während des Anlaßvorganges kurzzuschließen.Finally, it has also become known, the primary winding of a Provide ignition coil with a series resistor and the series resistor during the Short-circuit the starting process.

Dann steht während des Anlaßvorganges, wenn die Bordnetzspannung stark absinkt, ausreichend Zündenergie zur Verfügung, während im normalen Betrieb des Motors der maximale Dauerstrom nicht überschritten wird.Then stands during the starting process, if the electrical system voltage is high drops, sufficient ignition energy is available during normal operation of the Motor, the maximum continuous current is not exceeded.

Nachteilig bei allen bisher bekannten Zündspulen ist also, daß entweder die Gefahr besteht, daß die thermisch zulässige Dauerbelastung überschritten wird, wenn. beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit eingeschalteter Zündung abgestellt wird oder diezur Verfügung stehende Zündenergie mSt der Drehzahl zu rasch abnimmt, da die Zeitkonstanten der Zündspule für eine ausreichende Energiespeicherung verhältnismäßig groß sein müssen oder die Zündenergie mit absinkender Bordnetzspannung nicht mehr ausreicht.The disadvantage of all previously known ignition coils is that either there is a risk that the thermally permissible permanent load will be exceeded, if. For example, a motor vehicle is parked with the ignition switched on or the available ignition energy mSt decreases too quickly with the speed, because the time constants of the ignition coil are proportionate for sufficient energy storage have to be large or the ignition energy no longer needs to be reduced as the vehicle electrical system voltage drops sufficient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineZündanlage für Brennkraftmaschinen anzugeben in der die Zündenergie mit dem maximal zulässigen Dauerstrom speicherbar ist, die maximale Zündenergie jedoch nach Schließen der Unterbrecherkontakte schneller erreicht rist, als es der Zeitkonstanten tles Systems entspricht, und inder die volle Zündenergie auch bei vermindeter Bordnetzspannung zur Verfügung steht.The invention is based on the object of an ignition system for internal combustion engines specify in which the ignition energy can be stored with the maximum permissible continuous current is, but the maximum ignition energy is faster after closing the breaker contacts reaches rist than it corresponds to the time constant tles system, and inder the full ignition energy is available even when the vehicle electrical system voltage is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem der Vorwiderstände der Zündspule ein Schalter parallel geschaltet ist, der bei Stromstärken unterhalb des zulässigen Dauerstromes geschlossen und oberhalb des zulässigen Dauerstromes geöffnet ist.This object is achieved according to the invention in that one of the series resistors the ignition coil a switch is connected in parallel, which is below the current levels of the permissible continuous current closed and above the permissible continuous current is open.

Hierdurch wird erreicht, daß beim Einschalten und Ansteigen des Stromes für die Zündspule die volle Bordnetzspannung anliegt, so daß das Magnetfeld in der Zündspule entsprechend aufgebaut werden kann, während nach Erreichen. des maximal zulässigen Dauerstromes der Spulenstrom im vlesentlichsen durch den vorher überbrückten Vorwiderstand begrenzt wird.This ensures that when the current is switched on and the current increases for the ignition coil the full electrical system voltage is applied, so that the magnetic field in the Ignition coil can be built accordingly while after reaching. of the maximum permissible continuous current, the coil current is essentially through the previously bridged Series resistance is limited.

Zweckmäßige Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.Appropriate further developments emerge from the subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand einer transistorgesteuerten Spulenzündung beschrieben.In the following the invention is based on in connection with the drawing a transistor-controlled coil ignition described.

Die Figur stellt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündanlage dar.The figure represents a basic circuit diagram of an ignition system according to the invention represent.

Mit 1 ist ein Unterbrecher einer Brennkraftmaschine bezeichnet, dessen einer Kontakt mit dem negativen Pol der Stromversorgung verbunden und dessen anderer Kontakt über Widerst9MS 2 und 3 an den positiven Pol der Stromversorgung gelegt ist. Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten bestimmen die beiden Widerstände 2 und 3 das Potential, auf dem die Basis eines Transistors 4 liegt. Der Transistor 4 ist als PNP-Transistor dargestellt und weist einen Emitterwiderstand 5 und zwei in Serie geschaltete Kollektorwiderstände 6 und 7 auf.1 with an interrupter of an internal combustion engine is referred to, the one contact connected to the negative pole of the power supply and the other Contact placed via Resist9MS 2 and 3 to the positive pole of the power supply is. When the breaker contacts are closed, the two resistors determine 2 and 3 the potential at which the base of a transistor 4 lies. The transistor 4 is shown as a PNP transistor and has an emitter resistor 5 and two Collector resistors 6 and 7 connected in series.

Die Basis eines Transistors 8 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 6 und 7 verbunden. Der Emitter des Transistors 8 liegt am negativen Pol der Stromversorgung, während der Kollektor des Transistors 8 mit der Primärwi c klung eines Zündtransformators 9 verbunden ist, deren anders Ende über zwei Widerstände 10 und 11 am positiven Pol der Spannungsversorgung liegt. Dem Widerstand 10 ist ei Transistor 12 parallel geschaltet, dessen Basis mit dem Emitter des Transistors 4 verbunden ist.The base of a transistor 8 is connected to the connection point between the two resistors 6 and 7 connected. The emitter of transistor 8 is on negative pole of the power supply, while the collector of transistor 8 with the Primary winding of an ignition transformer 9 is connected, the other end of which is over two resistors 10 and 11 are connected to the positive pole of the power supply. The resistance 10 ei transistor 12 is connected in parallel, the base of which is connected to the emitter of the transistor 4 is connected.

Die Zündanlage arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß gerade ein Zündfunken erzeugt worden ist und daß sich daraufhin die Unterbrecherkontakte wieder schliessen. Die Basispotentiale der drei Transistoren sind durch das Spannungsteilerverhältnis der Widersttinde 2 und 3 bzw. 6 und 7 festgelegt und alle drei Transistoren sind stromleitend, so daß der Widerstand 10 durch den Transistor 12 überbrückt ist.The ignition system works as follows: It is assumed that a Spark has been generated and that thereupon the breaker contacts again conclude. The base potentials of the three transistors are determined by the voltage divider ratio the resistors 2 and 3 or 6 and 7 are set and all three transistors are conductive, so that the resistor 10 is bridged by the transistor 12.

An der Zündspule liegt in diesem Augenbllek praktisch die volle Bordnetzspannung an, so daß ein kräftiger Strom zu fließen beginnt.At this moment, practically the full on-board electrical system voltage is applied to the ignition coil so that a powerful current begins to flow.

Mit steigendem Strom baut sich aber-am Widerstand 11 eine Spannung auf, durch die der Emitter des PNP-Transistors 12 gegenüber seiner Basis weniger positiv wird. Wird nun die Spannung am Widerstand 11 größer als am Widerstand 5, sperrt der Transistor 12 und der Strom durch die Zündspule 9 wird durch die'Sereinschaltung aus den Widerständen 10 und 11 begrenzt. Bemißt man nun die Widerstände 10 und 11 so, daß der Strom durch die Zündspule 9 bei voller Bordnetzspannung durch diese Widerstände auf, den zulässigen Dauerstrom begrenzt wird und bemißt man die Zündspule 9 so, daß mit diesem zulässigen Dauerstrom genügend Zündenergie gespeichert werden kann, so sieht man, daß der zulässige Dauerstrom früher erreicht ist als es der Zeitkonstanten Von Zündspule mit den Vorwiderständen. 10 und 11 entspricht. Man erkennt weiter, daß der volle Ladestrom auch bei verminderter Bordnetzspannung erreicht wird.As the current increases, however, a voltage builds up across the resistor 11 on, through which the emitter of the PNP transistor 12 relative to its base is less becomes positive. If the voltage at resistor 11 is now greater than that at resistor 5, The transistor 12 blocks and the current through the ignition coil 9 is switched on limited by the resistors 10 and 11. If you now measure the resistances 10 and 11 so that the current through the ignition coil 9 at full electrical system voltage through this Resistances on, the permissible continuous current is limited and one dimensioned the ignition coil 9 so that sufficient ignition energy can be stored with this permissible continuous current can, so you can see that the permissible continuous current is reached earlier than the Time constants of the ignition coil with the series resistors. 10 and 11 corresponds. Man also recognizes that the full charging current is reached even when the vehicle electrical system voltage is reduced will.

Öffnen sich nun die Unterbrecherkontakte, sp sperren sofort die Transistoren 4 und 8, so daß der Strom durch die ZUndspule 9 schlagartig unterbrochen wird. Dadurch wird in der Sekundärwicklung der Zündspule 9 eine so hohe Spannung induziert, so daß an der Zündkerze 13 ein Zündfunken überspringt.If the breaker contacts now open, the transistors block immediately 4 and 8, so that the current through the ignition coil 9 is suddenly interrupted. Through this if such a high voltage is induced in the secondary winding of the ignition coil 9, see above that at the spark plug 13 an ignition spark jumps over.

Die Basis und der Kollektor des Transistors 8 sind noch durch ein spannungsbegrenzendes Schalteement 14 miteinander verbunden, das beispielsweise eine Zenerdiode sein kann.The base and collector of transistor 8 are still through voltage-limiting switching element 14 connected to each other, for example can be a zener diode.

Dieses Schaltelement 14 dient dazu, den Transistor 8 zu öffnen, wenn die Kollektorspannung bei gesperrtem Transistor zu hoch wird. Dies kann der Fall sein, wenn das Zündkabel unterbrochen und die Zündspule unbelastet läuft.This switching element 14 is used to open the transistor 8 when the collector voltage becomes too high when the transistor is blocked. This may be the case when the ignition cable is interrupted and the ignition coil is running without load.

Im dargestellten Ausführungsbeispiei ist als Schalter, der dem Vorwiderstand 10 der Zündspule 9 paraIlel-geschaltet ist, ein einfacher Transistor dargestellt worden. Statt dessen lassen sich auch SchwellweAdiskriminatoren oder ähnliche Kippstufen verwenden, da der spezielle Aufbau dieses Schalters nicht Gegenstand der Erfindung ist.In the illustrated Ausführungsbeispiei is as a switch that the series resistor 10 of the ignition coil 9 is connected in parallel, a simple transistor has been shown. Instead, SchwellweA discriminators or Use similar toggle stages, as the special structure of this switch is not the subject of the invention.

Claims

Patent claims:

Züridanlage for internal combustion engines with an interrupter and a Ignition coil with series resistors in the primary circuit, in which the ignition energy for the the ignition coil maximum permissible continuous current can be stored, characterized in that that one of the series resistors (10) a switch (12) is connected in parallel, the closed for currents below the permissible continuous current and above of the permissible continuous current is open.

2.) Ignition system according to claim 1, characterized in that the switch a transistor (12) with an emitter resistor in series with the series resistor (10) (ll), the basis of which is on a fixed potential.

3.) Ignition system according to claim 1, characterized in that the switch is designed as a threshold discriminator.

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