DE2531278A1

DE2531278A1 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2531278A1
Application number: DE19752531278
Authority: DE
Inventors: Bernd Bodig; Werner Jundt; Helmut Roth; Gerhard Dipl Ing Soehner; Peter Dipl Ing Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-07-12
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1977-01-20
Also published as: DE2531278C3; GB1547781A; IT1067361B; SE412628B; DE2531278B2; FR2318322A1; AU500506B2; BR7604521A; US4105006A; AU1576776A; SE7601857L; JPS5214137A; FR2318322B1

Description

R. 2 7 21 18.6.1975 Li/Sm

Anlage zur Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, die zwecks Speicherung von Zündenergie an ihrer Primärwicklung über einen Verbindungsschalter mit Strom versorgbar ist.

Eine solche Zündeinrichtung _} bei der die Zündenergie in der Zündspule gespeichert wird, kommt wegen ihres relativ einfachen Aufbaues bevorzugt zur Anwendung.

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Nachteilig bei einer derartigen Zündeinrichtung ist es, daß bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine der Primärwicklung über eine viel längere Zeit Strom zugeführt wird, als das zur Speicherung der für einen wirkungsvollen Zündfunken erforderlichen Zündenergie notwendig ist. Das hat einen unnötigen Stromverbrauch zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei den soeben genannten Nachteil zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärwicklung der Zündspule einen Nebenschlußzweig mit einem darin liegenden Hilfsschalter aufweist, daß sich ferner der Verbindungsschalter und der Hilfsschalter während der Speicherung der Zündenergie abwechselnd im stromdurchlassenden Schaltzustand befinden und daß schließlich die Umsteuerung beider Schalter von einem festgelegten Wert des Stromes in der Primärwicklung abhängig ist.

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.

Die schaltungsmäßig dargestellte Zündeinrichtung soll für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine, vorzugsweise für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündeinrichtung wird von einer Gleichstromquelle 1 mit Strom versorgt, wobei die Stromquelle 1 die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 2 enthaltende Plusleitung 3 und von dem Minuspol eine die Masseverbindung bildende Minusleitung 4 aus. Von der Plusleitung führt eine Verbindung über einen Überwachungswiderstand 5, danach über die Primärwicklung 6 einer Zündspule 7 und schließlich über einen Verbindungsschalter 8 zur Minusleitung 4. Der

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Verbindungsschalter 8 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Schalttransistors 9 gebildet, dessen Emitter an der Minusleitung 4 liegt. Selbstverständlich kann - wie bekannt - der Schalttransistor 9 mit einem nicht dargestellten weiteren Transistor eine Darlingtonschaltung bilden.

Die der Zündspule 7 zugeordnete Sekundärwicklung 10 ist über eine Zündkerze 11 mit der Minusleitung 4 verbunden. Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 10 auch - wie bekannt mittels eines nicht dargestellten Zündverteilers in einer vorbestimmten Reihenfolge an mehrere Zündkerzen anschließbar sein.

Von dem dem Verbindungsschalter 8 zugeviandten Anschluß der Primärwicklung 6 geht ein ihr zugeordneter Nebenschlußsweig aus, der zur Anode eines Thyristors 12 führt und sich von dessen Kathode zur Plusleitung 3 fortsetzt. Die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 bildet "einen Hilfsschalter 13, der während der Speicherung von Zündenergie sich im Wechsel mit dem Verbindungsschalter 8 im stromdurchlassenden Schaltzustand befindet. Diese Umsteuerung ist von einem bestimmten Wert des Stromes in der Primärwicklung 6 abhängig, was später noch näher erläutert wird.

Der Kollektor des Schalttransistors 9 ist noch mit der Kathode einer Zener-diode 14 verbunden, deren Anode an der über einen Widerstand 15 mit der Minusleitung 4 verbundenen Basis des Schalttransistors 9 liegt. Diese Maßnahme dient zum Schutz der den Verbindungsschalter 8 bildenden Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 gegen Überspannungen.

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Die Speicherung der Zündenergie in der^Z&ritisgfaIe^ 7 ist von dem stromdurchlassenden Schaltzustand eines Steuerschalters abhängig. Der Steuerschalter 16 wird im vorliegenden Fall durch einen herkömmlichen nockengesteuerten Unterbrecherschalter 17 gebildet. Der Steuerschalter 16 kann aber auch durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines nicht dargestellten Transistors gebildet sein, der mittels des Unterbrecherschalters 17 oder kontaktlos, beispielsweise durch einen nach Art eines Wechselstromgenerators arbeitenden Signalgeber, steuerbar ist. Dabei kann die Steuerung dieses Transistors mit Hilfe von einer oder mehreren Kippschaltungen bewerkstelligt sein.

Der an der Minusleitung 4 liegende Steuerschalter 16 steht über einen Widerstand 18 mit der Plusleitung 3 in Verbindung. Dem Steuerschalter 16 ist ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet, der einen ersten (npn-) Transistor 19 und einen zweiten (npn-) Transistor 20 aufweist. Der erste Transistor 19 liegt mit seinem Emitter an der Minusleitung 4 und mit seiner Basis über einen Widerstand 21 an dem der Minusleitung 4 abgewandten Anschluß des Steuerschalters 16. Der Kollektor des ersten Transistors 19 ist sowohl mit einem an der Basis eines (pnp-) Vortransistors 22 liegenden Widerstand 23 als auch über einen Kondensator 24 mit der Anode einer Diode 25 verbunden, die mit ihrer Kathode an der Basis des zweiten Transistors 20 liegt und zum Anheben der Schaltschweile dieses Transistors 20 dient. Außerdem ist die Anode der Diode 25 noch über einen Widerstand 24' mit dem der Minusleitung 4 abgewandten Anschluß des Steuerschalters 16 verbunden. Der mit seinem Emitter an der Minusleitung 4 liegende zweite Transistor 20 ist mit seinem Kollektor sowohl an einen an dem Kollektor des Vortransistors 22 liegenden Widerstand 26 als auch an die Anode einer Blockierdiode 27 angeschlossen, deren Kathode an der zwischen Zenerdiode 14 und Widerstand 15 vorhandenen Verbindung und damit auch an der Basis des Schalttransistors 9 liegt. Die Basis des Vortransistors 22 ist an die Anode einer

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Blockierdiode 28 angeschlossen, deren Kathode sowohl an dem Kollektor eines (pnp-) Zwischentransistors 29 als auch über einen Widerstand 30 an der Minusleitung 4 liegt. Von der Basis des mit seinem Emitter an der Plusleitung 3 liegenden Zwischentransistors 29 gehen drei je einen von drei Widerständen 31» 32, 33 enthaltende Verbindungen aus, von denen die den Widerstand31 enthaltende Verbindung zur Plusleitung 3j die den Widerstand 32 enthaltende Verbindung zu dem der Plusleitung 3 abgewandten Anschluß des Überwachungswiderstandes und die den als Mitkopplungswiderstand wirkenden Widerstand enthaltende Verbindung zu dem Kollektor des Vortransistors führt.

Der der Basis des Zwischentransistors 29 abgewandte Anschluß des Mitkopplungswiderstandes 33 liegt an der Anode einer Blockierdiode 34, deren Kathode an einen mit der Minusleitung verbundenen Widersrand 35 und an die Kathode einer weiteren Diode J>6 angeschlossen ist, die mit ihrer Anode an der Basis eines (pnp-) Steuertransistors 37 liegt und zum Anheben der Schaltschwelle dieses Transistors 37 dient.

Von der Plusleitung 3 führt eine weitere Verbindung zunächst über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 38, danach über einen Steuerkondensator 39 und schließlich über einen Widerstand 40 zur Minusleitung 4. Dabei ist außerdem die Kathode der Diode 38 über einen Bemessungswiderstand ί)1 an die Steuerelektrode des Thyristors 12 und der der Minusleitung 4 abgewandte Anschluß des Widerstandes 40 an den Kollektor des mit seinem Emitter an der Plusleitung 3 liegenden Steuertransistors 37 angeschlossen.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise :

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Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit. Wird nun der Steuerschalter 16 in seinen stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht, so erhält die Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors 19 und des zweiten Transistors 20 keinen Steuerstrom mehr, wodurch die Emitter-Kollektor-Strecke dieser beiden Transistoren 19, 20 in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht. Der Zwischentransistor 29 ist an seiner Emitter-Kollektor-Strecke ebenfalls nichtleitend, so daß über die Emitter-Basis-Strecke des Vortransistors 22 Steuerstrom fließen kann, der sich über die Blockierdiode 28 und den Widerstand 30 zur Minusleitung H fortsetzt, über die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22, den Widerstand 26, die Blockierdiode und die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 9 fließt Strom, wodurch der stromdurchlassende Schaltzustand des Verbindungsschalters 8 bewirkt wird. Der jetzt über den Überwachungswiderstand 5 sowie die Primärwicklung 6 fließende Strom steigt an und zwar bis zu einem festgelegten Wert, bei dem genügend Zündenergie in der Zündspule 7 gespeichert ist. Bei diesem Stromwert stellt sich an dem Überwachungswiderstand 5 ein Spannungsabfall ein, der über den Widerstand 32 die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 29 in den stromdurchlassenden Schaltzustand bringt. Dadurch gelangt der Vortransistor 22 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den stromsperrenden Schaltzustand, was durch den Mitkopplungswiderstand 33 beschleunigt wird. Mangels Steuerstromes geht die den Verbindungsschalter 8 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 in den stromsperrenden Schaltzustand über. An dem Kollektor des Schalttransistors 9 sowie an der Anode des Thyristors ΐδ ist jetzt die Induktionsspannung der Primärwicklung 6 wirksam. Da nun die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 nichtleitend ist, kann

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Strom über die Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors 37, die Diode 36 und den Widerstand 35 fießen, wodurch die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 37 in den leitenden Zustand gelangt und sich der vorher über die Diode 38 sowie den Widerstand kO aufgeladene Steuerkondensator 39 über den Widerstand kl₃ die Steuerstrecke des Thyristors 12 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 37 entladen kann. Die den Hilfsschalter 13 bildende Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 gelangt demzufolge in den stromdurchlassenden Schaltzustand. Die Induktionsspannung kann nicht mehr ansteigen, weil ein davon abhängiger Stromfluß über den Hilfsschalter 13 sowie den Überwachungswiderstand 5 einsetzt. Infolge der Leitungsverlus ;e verringert sich dieser Strom allmählich und zwar bis zu einem Wert, bei dem die vorhandene Zündenergie für einen Zündfunken immerhin noch ausreicht. Infolge des bei diesem Stromwert an dem Überwachungswiderstand 5 nur noch vorhandenen Spannungsabfalles geht die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 29 wieder in den stromsperrenden Schaltzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 erneut in den stroradurchlassenden Schaltzustand über. Abhängig davon wird der Verbindungsschalter 8 wieder in den stromdurchlassenden Schaltzustand gesteuert, so daß die Primärwicklung 6 erneut mit Strom aus der Stromquelle 1 versorgt und dem Thyristor 12 das positive Potential an der Anode entzogen wird, dessen Anoden-Kathoden-Strecke daraufhin nichtleitend wird. Jetzt steigt der Strom in der Primärwicklung 6 wieder an und zwar soweit, bis der soeben beschriebene Vorgang von vorn beginnt. Dieses Spiel wiederholt sich, solange sich der Steuerschalter 16 im stromdurchlassenden Schaltzustand befindet.

Wird der Steuerschalter 16 im Zündzeitpunkt in den stromsperrenden Schaltzustand gebracht, so geht zunächst die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 19 und ab-

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hängig davon auch die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 in den stromdurchlassenden Schaltzustand über. Infolge der Umladung des Kondensators 2k bleibt die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 20 noch für kurze Zeit (etwa 50 /is) nichtleitend. Dadurch wird sichergestellt, daß der Verbindungsschalter 8 noch kurzzeitig stromdurchlässig ist und die eventuell gerade leitende Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 in den nichtleitenden Zustand bringt. Da die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 jetzt stromdurchlässig ist, bleibt die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 37 im stromundurchlässigen Schaltzustand, wodurch momentan keine Steuerbeeinflussung des Thyristors 12 erfolgen kann. Geht schließlich die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 20 in.den stromdurchlassenden Schaltzustand über, wird die den Verbindungsschalter 8 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 stromundurchlässig, wodurch der Stromfluß in der Primärwicklung 6 unterbrochen wird. Es entsteht dann in Sekundärwicklung 10 ein Hochspannüngsstoß, der an der Zündkerze 11 einen elektrischen Überschlag (Zündfunke) hervorruft .

Es ist somit erkennbar, daß bei der Speicherung der Zündenergie die Primärwicklung 6 nur in kurzen, periodisch aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten mit Strom aus der Stromquelle versorgt wird, was bei einer Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art einen relativ niedrigen Stromverbrauch ergibt.

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Claims

Ansprüche

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, die zwecks Speicherung von Zündenergie an ihrer Primärwicklung über einen Verbindungsschalter mit Strom versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (6) der Zündspule (7) einen Nebenschlußzweig mit einem d.-rin liegenden Hilfsschalter aufweist, daß sich ferner der Verbindungsschalter (8) und der Hilfsschalter (13) während der Speicherung der Zündenergie abwechselnd im stromdurchlassenden Schaltzustand befinden und daß schließlich die Umsteuerung beider Schalter (8, 13) von einem festgelegten Wert des Stromes in der Primärwicklung (6) abhängig ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (13) durch die Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors (12) gebildet ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschalter (8) durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors (9) gebildet ist.

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i\. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn-. zeichnet, daß der zur Speicherung der Zündenergie dienende Stromfluß von der Plusleitung (3) einer Gleichstromquelle (1) lediglich über einen Überwachungswiderstand (5)₃ danach über die Primärwicklung (6) der Zündspule (7) und schließlich über den Verbindungsschalter (8) zur Minusleitung (4) dieser Gleichstromquelle (1) geführt ist.

5· Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußzweig von der zwischen Primärwicklung (6) und Verbindungsschalter (8) vorhandenen Verbindung zur Anode des Thyristors (12) führt und sich von dessen Kathode zur Plusleitung (3) fortsetzt.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis57Vdäßdie Speicherung der Zündenergie von dem stromdurchlassenden Schaltzustand eines Steuerschalters (16) abhängig, der vorzugsweise durch einen an sich bekannten Unterbrecherschalter (17) gebildet wird.

7. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Thyristor (12) ein Steuerkreis zugeordnet ist, der von der Plusleitung (3) zunächst über eine von der Gleichstromquelle (1) in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode (38), danach über einen Steuerkondensator (39)

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und schließlich über einen Widerstand (40) zur Minusleitung (4) führt, wobei der Steuerkondensator (39) an seinem der Diode (38) zugewandten Anschluß mit der Steuerelektrode des Thyristors (12) und an seinem dem Widerstand (40) zugewandten Anschluß über die Emitter-Kollektor-Strecke eines (pnp-) Steuertransistors (37) mit der Plusleitung (3) in Verbindung steht.

8. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Minusleitung (4) liegender Steuerschalter (16) an seinem der Minusleitung (4) abgewandten Anschluß zur Beeinflussung eines monostabilen Multivibrators Verwendung findet, der einen mit seinem Emitter an der Minusleitung (4) liegenden ersten (npn-) Transistor (19) und einen mit seinem Emitter ebenfalls an der Minusleitung liegenden zweiten (npn-) Transistor (20) aufweist, wobei im stromdurchlassenden Schaltzustand des Steuerschalters (16) diese beiden Transistoren (19, 20) an ihrer Emitter-Kollektor-Strecke stromsperrend sind und die Umsteuerung des Steuerschalters (16) in den stromsperrenden Schaltzustand zunächst das Leitendwerden der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (19) und kurze Zeit danach erst das Leitendwerden der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (20) zur Folge hat.

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9· Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (20) sowohl mit der Basis des als npn-Typ ausgelegten Schalttransistor (9) als auch mit dem Kollektor eines an seinem Emitter mit der Plusleitung (3) verbundenen pnp-Vortransistors (22) Verbindung hat, daß ferner der Vortransistor (22) an seiner Basis sowohl mit dem Kollektor des ersten Transistors (19) als auch mit der Anode einer Blockierdiode (28) in Verbindung steht, die mit ihrer Kathode an dem Kollektor eines mit seinem Emitter an die Plusleitung angeschlossenen (pnp-) Zwischentransistors (29) liegt, daß außerdem der Steuertransistor (37) an seiner Basis mit einem an der Minusleitung (4) liegenden Widerstand (35) und der Kathode einer Blockierdiode (34) in Verbindung steht, die mit ihrer Anode sowohl an den Kollektor des Vortransistors (24) als auch über einen Mitkopplungswiderstand (33) an die Basis des Zwischentransistors (29) angeschlossen ist, und daß schließlich die Basis des Zwischentransistors (29) noch zusätzlich mit dem der Plusleitung (3) abgewandten Anschluß des Überwachungswiderstandes (5) in Verbindung steht.

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