DE3839039A1

DE3839039A1 - Zuendendstufe einer transistor-zuendanlage

Info

Publication number: DE3839039A1
Application number: DE3839039A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Soehner; Ulrich Dipl Ing Bentel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-23
Also published as: WO1990005848A1; KR970011036B1; US5107392A; DE58909637D1; EP0444043A1; EP0444043B1; KR900702227A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zündendstufe einer Transistor- Zündanlage (TZ-Anlage) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Zündendstufen von Transistor-Zündanlagen mit einem Darlington-Transistor zu steuern, in dessen Kollektor- Emitterkreis der Spulenprimärstrom der Zündspule fließt. Für eine notwendige Begrenzung des Spulenprimärstroms und damit gleichzeitig eine Begrenzung der gespeicherten Zündenergie ist der Einsatz eines aktiven Stromreglers bekannt, der in einem integrierten Schaltkreis enthalten und im Hybridverband eingebaut ist. Ein solcher integrierter aktiver Stromregler ist relativ aufwendig und teuer.

Vorteile der Erfindung

Bei einer Zündendstufe einer Transistor-Zündanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 kann der integrierte aktive Strom regler entfallen. Die Funktion dieses Stromreglers wird im wesentlichen durch den Einsatz eines einfachen Regeltran sistors ohne zusätzliche Spannungsversorgung ersetzt. Dieser Transistor kommt beim Einsetzen der Strombegrenzung in den aktiven Bereich und leitet den in den Darlington-Transistor fließenden Basisstrom teilweise gegen Masse ab. Die Schaltung dient somit zur Begrenzung des Spulenprimärstroms und kann als Einfachstrombegrenzung aber auch als Kurzschlußschutz ein gesetzt werden. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiter bildungen des Gegenstandes nach dem Hauptanspruch zum Inhalt. Insbesondere werden konkrete Schaltungen beansprucht, mit denen die Ansteuerung des Regeltransistors verbessert wird und der Einfluß von Ansteuerspannungstoleranzen verringert wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung einer ersten Ausführungsform der Erfin dung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zum Einsatz der Strombegrenzung, das den Verlauf des Spulenprimärstroms und die Basis- Emitterspannung zeigt,

Fig. 3 die Schaltung einer zweiten Ausführungsform der Erfin dung,

Fig. 4 ein Kennliniendiagramm, das die mit der zweiten Aus führungsform erreichte Verbesserung gegenüber der ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 5 eine Schaltung einer dritten Ausführungsform.

In der Schaltung nach Fig. 1 fließt im Kollektor-Emitter kreis eines Darlington-Transistors DT der Spulenprimärstrom für eine an sich bekannte und nicht weiter dargestellte Zünd spule ZS einer Transistorzündanlage 1. Der Darlington-Tran sistor DT wird über seine Basis und eine Basisleitung 1 ent sprechend dem Schaltzustand eines Transistors T angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt mit Hilfe einer Ansteuerspannung U _V und eines Vorwiderstandes R _V.

Zwischen der Basisleitung 2 zum Darlington-Transistor DT und Masse liegt ein Regeltransistor T ₁ mit seinem Kollektor- Emitterkreis. Weiter liegt zwischen der Basisleitung 2 und Masse eine Teilerschaltung aus Widerständen R ₁ und R ₂. Vom Mittelabgriff dieser Teilerschaltung führt eine Leitung 3 zur Basis des Regeltransistors T ₁, wobei in der Leitung 3 eine Diode D angeordnet ist.

Die Schaltung nach Fig. 1 hat folgende Funktion: Die am Dar lington-Transistor DT anstehende Basisspannung ist eine indi rekte Wiedergabe des im Kollektor-Emitterkreises fließenden Stromes. Durch Regelung dieser Basisspannung durch den Regel transistor T ₁ wird somit eine indirekte Regelung des Kollek torstroms bzw. des Spulenprimärstromes I _SP erreicht.

Die im eingeschalteten Zustand des Darlington-Transistors an seiner Basis anstehende Basis-Emitterspannung wird durch die Teilerwiderstände R ₁, R ₂ auf das Niveau von zwei Diodenfluß spannungen geteilt. Mit dieser Spannung wird der Regeltran sistor T ₁ angesteuert. Der Regeltransistor T ₁ leitet einen Teil des Basisstroms für den Darlington-Transistor nach Masse ab. Dadurch wird der Darlington-Transistor im aktiven Bereich betrieben und der Spulenprimärstrom I _SP wird geregelt. Der Kollektorstrom bzw. Spulenprimärstrom ist eine Funktion der Basis-Emitterspannung. Damit wird eine Begrenzung des Spulen primärstroms und gleichzeitig eine Begrenzung der gespeicher ten Zündenergie erreicht. Als Einfachstrombegrenzung dient die Schaltung auch als Kurzschlußschutz.

Verbessert wird die Wirkungsweise dieser Einfach-Regelung durch zusätzliches Einfügen eines Stromfühlerwiderstandes R _f in die Emitterleitung des Darlington-Transistors DT. Dadurch ist die erfaßte Basisspannung eine Summe aus der Basis- Emitterspannung des Darlington-Transistors DT und der dem Kollektorstrom proportionalen Spannung am Fühlerwiderstand R _f. Eine direkte Wirkung des Fühlerwiderstandes auf den Regel transistor T ₁ besteht aber hier (im Gegensatz zum dritten Aus führungsbeispiel) nicht.

In Fig. 2 ist im oberen Teil ein Zeitdiagramm für den Ver lauf des Spulenprimärstroms und im unteren Teil für den Ver lauf der Basis-Emitterspannung des Darlington-Transistors DT wiedergegeben. Die Anstiegszeiten (Pfeil 3) betragen etwa drei bis fünf ms. Im strichliert gezeichneten Bereich ist die Strombegrenzung bereits dadurch aktiv geworden, daß der Regel transistor T ₁ in den aktiven Bereich gekommen ist und den in den Darlington-Transistor DT fließenden Basisstrom teilweise gegen Masse ableitet.

In Fig. 3 ist die Schaltung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auch hier ist wieder ein Darling ton-Transistor DT verwendet, in dessen Emitterleitung ein Stromfühlerwiderstand R _f liegt und in dessen Kollektor- Emitterkreis eine Zündspule ZS liegt. Die Ansteuerung des Dar lington-Transistors DT erfolgt ebenfalls über eine Basislei tung 2 entsprechend dem Schaltzustand eines Steuertransistors T. Zwischen der Basisleitung 2 und Masse ist auch hier eine Teilerschaltung aus Widerständen R ₄ und R ₅ angeordnet ebenso wie der Regeltransistor T ₁. Die Basis des Regeltransistors T ₁ ist über eine Leitung 4 mit dem Mittelabgriff der Teilerschal tung verbunden. Insoweit entspricht diese Schaltung nach Fig. 2 im wesentlichen der Schaltung nach Fig. 1.

Zusätzlich ist aber hier ein Widerstand R ₃ in der Basislei tung 2 zwischen den Abzweigungen zum Regeltransistor T ₁ und der Teilerschaltung aus den Widerständen R ₄ und R ₅ ange bracht.

Die Funktion dieser zweiten Ausführungsform wird in Verbin dung mit dem Diagramm nach Fig. 4 näher erläutert: Hier wird die Beeinflussung der Kollektorstrombegrenzung des Darling ton-Transistors DT durch Ansteuerspannungstoleranzen von U _V und Widerstandstoleranzen von R _V durch das Einfügen des Wider standes R ₃ vermindert, was bei einer entsprechenden Dimensio nierung der Stromverstärkung des Regeltransistors T ₁ und des Widerstandes R ₃ zu erreichen ist. Die Wirkungsweise der Schal tung ist aus den Kennlinien der Fig. 4 ersichtlich. Der Ar beitspunkt des Darlington-Transistors bei der Schaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist durch x gekennzeichnet und zum besseren Verständnis in Richtung eines kleineren U _bx ver schoben. Versetzt dazu sind die Arbeitspunkte, die sich bei der ersten Schaltung (Fig. 1) je nach Ansteuerspannungs- und Vorwiderstandstoleranz (U _V und R _V) ergeben mit a ₁ bis a ₃ ein gezeichnet. Aus der Darstellung der Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Beeinflussung der Kollektorstrombegrenzung durch das Einbringen des Widerstandes R ₃ abnimmt.

In Fig. 5 ist die Schaltung einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auch hier ist wieder ein Darling ton-Transistor DT im Kreis der Zündspule ZS enthalten und in seiner Emitterleitung liegt ein Stromfühlerwiderstand R _f. Die Ansteuerung des Darlington-Transistors DT erfolgt auch hier über die Basisleitung 2 entsprechend den vorhergehenden Schal tungen, wobei in der Basisleitung 2 zwischen der Abzweigung des Regeltransistors T ₁ und der Abzweigung der Teilerschal tung (R ₇, R ₈ und R ₉) ein Widerstand R ₆ liegt, der dem Wider stand R ₃ aus der Schaltung nach Fig. 3 entspricht. Der Regel transistor T ₁ liegt auch hier zwischen der Basisleitung 2 und Masse.

Die Ansteuerung des Regeltransistors T ₁ ist aber hier in der Weise ausgeführt, daß von der Emitterleitung des Darlington- Transistors vor dem Stromfühlerwiderstand R _f eine Leitung 5 zur Basis eines zweiten Transistors T ₂ führt. Der Kollektor- Emitterkreis dieses zweiten Transistors T ₂ liegt zwischen einer Teilerschaltung aus Widerständen R ₇, R ₈ und R ₉ und Masse. Diese Teilerschaltung aus den Widerständen R ₇, R ₈ und R₉ ist ebenfalls zwischen der Basisleitung 2 und Masse an geordnet. Die Basis des Regeltransistors T ₁ wird über eine Ab zweigung aus der Teilerschaltung (R ₇, R ₈ und R ₉) angesteuert.

Die Schaltung nach der dritten Ausführungsform hat folgende Funktion: Die Steuerspannung für den zweiten Transistor T ₂ ist ein Abbild des Spulenprimärstroms I _SP am Fühlerwiderstand R _f. Der Transistor T ₂ überträgt die verschobene Spannung über dem Stromfühlerwiderstand R _f auf den Regeltransistor T ₁ über den Teiler R ₈/R ₉. Damit ist bei dieser Schaltung eine direkte Rückwirkung des Spulenprimärstromes I _SP über den Stromfühler widerstand R _f und den Transistor T ₂ auf den Regeltransistor T ₁ gegeben. Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß der Fühler widerstand R _f zugunsten einer niedrigen Kollektor-Masse-Sätti gungsspannung des Darlington-Transistors DT sehr niederohmig dimensioniert werden kann, weil die Steuerspannung für den Transistor T ₂ kleiner als eine Basis-Emitter-Schwelle sein kann.

Claims

1. Zündendstufe einer Transistor-Zündanlage (TZ-Anlage) mit einem Darlington-Transistor (DT), in dessen Kollektor-Emitter kreis der Spulenprimärstrom (I _SP) einer Zündspule (ZS) fließt und der über eine zu seiner Basis führenden Basisleitung (2) gesteuert wird, und mit einer Einrichtung zur Begrenzung des Spulenprimärstromes (I _SP), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Begrenzung des Spulenprimärstroms (I _SP) aus einem zwischen der Basisleitung (2) zur Basis des Darlington- Transistors (DT) und Masse angeordneten Regelelements (T ₁) be steht, das entsprechend der Größe des Spulenprimärstromes (I _SP) angesteuert wird und der beim Einsetzen der Strombegren zung für den Spulenprimärstrom (I _SP) in den aktiven Bereich kommt und dabei den in den Darlington-Transistor (DT) über die Basisleitung fließenden Basisstrom (I _b) teilweise gegen Masse ableitet.

2. Zündendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regel-Transistor (T ₁) mit seinem Kollektor-Emitterkreis zwischen der Basisleitung (2) und Masse liegt, und daß seine Basis über den Mittelabgriff einer Teilerschaltung aus Wider ständen (R ₁ und R ₂) zwischen der Basisleitung (2) und Masse und eine zwischen dem Mittelabgriff und der Basis angeordne ten Diode (D) angesteuert wird.

3. Zündendstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterleitung des Darlington-Transistors (DT) ein Stromfühler-Widerstand (R _f) angeordnet ist.

4. Zündendstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Regel-Transistor (T ₁) mit seinem Kollek tor-Emitterkreis zwischen der Basisleitung (2) und Masse liegt, daß eine Teilerschaltung aus Widerständen (R ₄ und R ₅) parallel dazu ebenfalls zwischen der Basisleitung (2) und Masse, jedoch weiter vor dem Regel-Transistor (T ₁) bzw. dem Darlington-Transistor (DT) liegt, daß die Basis des Regeltran sistors (T ₁) über den Mittelabgriff der Teilerschaltung (R ₄ und R ₅) angesteuert wird und daß zwischen der Abzweigung des Regel-Transistors (T ₁) und der Teilerschaltung (R ₄ und R ₅) in der Basisleitung (2) ein Widerstand (R ₃) zur Verringerung der Beeinflussung der Regelung bzw. Verringerung der Beeinflus sung der Begrenzung des Spulenprimärstroms (I _SP) durch An steuertoleranzen (U _V) und Vorwiderstandstoleranzen (R _V) ange ordnet ist.

5. Zündendstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterleitung des Darlington-Transistors (DT) ein Stromfühler-Widerstand (R _f) angeordnet ist.

6. Zündendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterleitung des Darlington-Transistors (DT) ein Stromfühler-Widerstand (R _f) angeordnet ist, daß vor dem Strom fühler-Widerstand (R _f) eine Leitung (5) zur Basis eines zwei ten Transistors (T ₂) führt, wobei die hier anliegende Steuer spannung ein Abbild des Spulenprimärstromes (I _SP) am Fühler widerstand (R _f) ist, daß der Kollektor-Emitterkreis des zwei ten Transistors (T ₂) zwischen einer Teilerschaltung aus Wider ständen (R ₇, R ₈ und R ₉) und Masse liegt, wobei die Teiler schaltung (R ₇, R ₈ und R ₉) zwischen der Basisleitung (2) und Masse angeordnet ist und daß der Regel-Transistor (T ₁) mit seinem Kollektor-Emitterkreis ebenfalls zwischen der Basislei tung (2) und Masse näher zum Darlington-Transistor (DT) hin liegt, wobei seine Basis über eine Abzweigung aus der Teiler schaltung (R ₇, R ₈ und R ₉) angesteuert wird und zwischen dem Regel-Transistor (T ₁) und der Teilerschaltung (R ₇, R ₈ und R ₉) in der Basisleitung (2) ein Widerstand (R ₆) angeordnet ist.