DE1539223C3 - Funkenzündschaltung für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkenzündschaltung für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen mit einer Induktionsspule und einer Reihenschaltung, die eine Diode und einen Kondensator enthält, der mit der in der Induktionsspule speicherbaren Energie aufladbar ist, dessen Aufladung über die Induktionsspule von einem ersten nur in einer Richtung leitenden Schalter gesteuert v/ird und dessen Entladung zum Erzeugen eines Zündfunkens von einem zweiten nur in einer Richtung leitenden Schalter gesteuert wird, wobei die Speicherung der Energie in der Induktionsspule bei eingeschaltetem ersten Schalter erfolgt und bei Erreichen eines vorbestimmten Stromes in der Induktionsspule die weitere Energiezufuhr zu ihr durch Abschalten des ersten Schalters unterbrochen und die in ihr gespeicherte Energie auf den Kondensator übertragen wird, wobei der Zeitpunkt der Abschaltung des ersten Schalters jeweils so gelegen ist, daß die Höhe der in der Induktionsspule gespeicherten Energie unabhängig von der Spannung der Fahrzeugbatterie ist, und wobei die erneute Energiespeicherung in der Induktionsspule und die Entladung des Kondensators gleichzeitig durch einen Steuerimpuls eingeleitet wird.
Bei einer bekannten Funkenzündschaltung dieser Art (DE-AS 12 08119) ist die Induktionsspule Teil eines Transformators. In Reihe mit einer Wicklung des Transformators liegt der die Energiezufuhr steuernde Halbleiterschalter, Eine weitere Wicklung des Transformators liegt in einem Rückkopplungszweig des

Halbleiterschalters. Sobald nach öffnen des Halbleiterschalters der Strom den Transformator in den Sättigungsbereich bringt, wird der Halbleiterschalter über die Rückkopplung abgeschaltet Ein exakter _{r f} Abschaltzeitpunkt ist bei dieser mit einem Transforma- ^ ^v tor arbeitenden Schaltung nur gewährleistet, wenn dasV. magnetische Material des Transformators eine scharfe Sättigungscharakteristik aufweist Magnetisches Material mit einer scharfen Sättigungscharakteristik ist aber teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkenzündschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit weniger aufwendigen Mitteln als die bekannte Schaltung sicherstellt, daß unabhängig von der Batteriespannung eine konstante Zündenergie zur Verfügung gestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Funkenzündschaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Reihenschaltung aus Diode und Kondensator in Reihe zur Induktionsspule liegt und im Stromkreis der Induktionsspule ein Widerstand angeordnet ist, dessen Spannungsabfall einem dritten nur in einer Richtung leitenden Schalter als Steuerspannung dient, der den ersten Schalter bei dem Spannungsabfall abschaltet, der beim Erreichen des vorbestimmten Stromes in der Induktionsspule am Widerstand auftritt. {

Mit der erfindungsgemäßen Funkenzündschaltung wird erreicht, daß der Kondensator, der die Zündenergie an die Zündspule angibt unabhängig von der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie stets auf die

so gleiche Ladespannung aufgeladen wird. Dadurch wird eine gleichmäßige Zündung sichergestellt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der Zeichnung sind in den F i g. 1 bis 3 drei Schaltungsschaubilder gezeigt die drei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen.

In F i g. 1 sind eine positive und negative Leitung 11, 12 vorgesehen, die im Betrieb an die Fahrzeugbatterie angeschlossen sind. Die Leitungen sind mittels einer Reihenschaltung überbrückt die eine Primärwindung 13 eines Transformators 14, eine Diode 15, die Kollektor-Emitter-Bahn eines Transistors 16 und einen-Widerstand 17 enthält. Die Basis des Transistors 16 ist mit dem Kollektor eines Transistors 13 verbunden, dessen Emitter an der Leitung 12 anliegt und dessen Kollektor zusätzlich über einen Widerstand 19 an der Leitung 11 anliegt Die Basis des Transistors IS ist mit einer Klemme 21 verbunden und außerdem über Widerstände

22, 23, 24 entsprechend an die Leitung 11, an den Kollektor des Transistors 16 und an den Emitter des Transistors 16 angeschlossen. Ein Ende der Sekundärwindung 25 des Transformators 14 ist mit der Leitung 12 verbunden, und das andere Ende ist an die Steuerelektrode eines gesteuerten Gleichrichters 26 über eine Reihenschaltung angeschlossen, die einen Kondensator 27, eine Diode 28 und einen Widerstand 2|/enthält Der Kondensator 27 ist mittels eines Widerstandes 31 überbrückt Die Kathode des Gleichrichters 26 liegt an der Leitung 12 an, und dessen Anode ist mit der Leitung 11 über eine Reihenschaltung verbunden, die die Primärwindung 32 eines Zündtransformators 33, eine Diode 34 und die Primärwindung 13 des Transformators 14 enthält Die Windung 32 und der gesteuerte Gleichrichter 26 sind mittels eines Kondensators 35 überbrückt und parallel zum gesteuerten Gleichrichter 26 ist eine Diode 36 geschaltet Die Sekundärwindung 37 des Zündtransformators wird über einen Verteiler 38 mit den Zündkerzen 39 der Brennkraftmaschine der Reihe nach verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung wird angenommen, daß der Kondensator 35 aufgeladen ist und der Schalter 26, ein Halbleiter-Gleichrichter, abgeschaltet ist Unter diesen Umständen sind die Transistoren 18,16 entsprechend ein- bzw. abgeschaltet In dem Augenblick, in dem ein Zündfunke erforderlich ist, wird ein negatives Signal an die Klemme 21 mittels einer bekannten Einrichtung, die von dem Motor angetrieben wird, angelegt Dieses negative Signal schaltet den Transistor 18 ab und der Transistor 16 wird in den leitenden Zustand versetzt und der sich ergebende Stromanstieg in der Windung 13 erzeugt einen Stromfluß, der an die Steuerelektrode des Gleichrichters 26 angelegt wird, um diesen einzuschalten. Sobald der Gleichrichter 26 in den leitenden Zustand versetzt wird, entlädt sich der Kondensator 35 über den Gleichrichter 26 und die Windung 32 und es wird ein Impuls in der Windung 37 erzeugt, der den erforderlichen Zündfunken bewirkt. Die Resonanz des Entladestromkreises des Kondensators 35 schaltet den gesteuerten Gleichrichter 26 ab, wenn sich der Kondensator vollkommen entladen hat

Während sich der Kondensator 35 entlädt, wird ein Strom in der Reihenschaltung aufgebaut, die die Windung 13 enthält und wenn dieser Strom einen vorbestimmten Wert erreicht hat, schaltet die Spannung an dem Widerstand 17 den Transistor 18 ein, so daß der Transistor 16 erneut abgeschaltet wird. Die Energie, die in der Induktionsspule 13 aufgespeichert wurde, wird nun über die Diode 34 auf den Kondensator 35 übertragen und wird in dem Kondensator 35 infolge der Wirkung dieser Diode 34 zurückgehalten. Die Schaltung ist nun in ihrem ursprünglichen Zustand und ein weiterer Funke wird erzeugt, wenn ein weiteres negatives Signal an die Klemme 21 angelegt wird.

Es kann festgestellt werden, daß die Spannung auf die der Kondensator 35 aufgeladen wird, beträchtlich höher ist als die Spannung der Fahrzeugbatterie.

Darüber hinaus, da die Reihenschaltung der Windung 13 geschlossen bleibt bis die Spannung an dem Widerstand 17 einen vorbestimmten Wert erreicht, ist die Aufladung, die auf den Kondensator übertragen wird, unabhängig von der Spannung der Batterie. Die Diode 13 ist vorgesehen, um den Transistor 16 vor der umgekehrten Spannung, die in der Windung 13 induziert wird, zu schützen. Die Dioden 28, 3S schützen den Gleichrichter 2® vor den umgekehrten Spannungen, die in den Transformatoren 14 und 33 entsprechend erzeugt werden.

In Fig.2 sind die Bauteile 15, 17, 24, die in Fig. 1 gezeigt sind, fortgelassen und die Windung 13 bildet nicht mehr die Induktionsspule, die die Energie speichert die auf den Kondensator 35 übertragen werden soll. Hier wird eine getrennte Induktionsspule 48 verwendet die zwischen den Leitungen 11, 12 in Reihe mit einer Diode 49, einem Transistor 51 und

ι ο einem Widerstand 52 geschaltet ist. Die Verbindung von der Windung 32 des Zündtransformators 33 zu der Leitung 11 wird über die Diode 34 und über die Induktionsspule 48 anstatt über die Windung 13 hergestellt Der Widerstand 52 ist an Stelle des Widerstandes 17 eingesetzt und ein Punkt zwischen dem Widerstand 52 und dem Transistor 51 ist an die Basis des Transistors 18 über einen Widerstand 53 angeschlossen. Darüber hinaus besitzt der Transformator 14 eine zusätzliche Windung 54, dessen eines Ende mit.dem Emitter des Transistors 51 verbunden ist und dessen anderes Ende mit der Basis des Transistors 51 über eine Zenerdiode 55 und einem Widerstand 56 in Reihe angeschlossen ist

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist gleich derjenigen nach F i g. 1. Wenn ein negativer Impuls an die Klemme 21 angelegt wird, sind die Transistoren 18 und 16 abgeschaltet bzw. eingeschaltet und der Transformator 14 schaltet den Gleichrichter 26 ein, so daß sich der Kondensator 35 entladen kann und den Zündfunken erzeugt Der Transformator 14 dient außerdem dazu, um über die Windung 54 den Transistor 51 einzuschalten, so daß Strom durch die Induktionsspule 48 fließt. Wenn der Strom, der in dem Widerstand 52 fließt einen vorbestimmten Wert erreicht wird der Transistor 18 erneut eingeschaltet und der Transistor 16 abgeschaltet. Die elektromotorische Kraft die in der Windung 54 induziert wird, schaltet nun den Transistor 51 ab und die Energie, die in der Induktionsspule 48 gespeichert ist, wird auf den Kondensator 35 übertragen und wird dort infolge der Diode 34 zurückgehalten. Der Transistor 51 und die Diode 49 können auch durch einen an der Steuerelektrode gesteuerten Schalter ersetzt werden, der als ein gesteuerter Gleichrichter wirkt, jedoch die zusätzliche Eigenschaft aufweist daß er durch einen negativen Impuls, der an der Steuerelektrode-Kathode angelegt wird, abgeschaltet werden kann.

In einer abgeänderten Form der Schaltung nach F i g. 2, die in F i g. 3 gezeigt ist, ist eine Diode 71 in Reihe mit dem Widerstand 56 geschaltet und der

so Kollektor des Transistors 16 ist über einen Widerstand 72 mit der Basis eines Transistors 73 verbunden, dessen Emitter entsprechend mit der Leitung 12 und dessen Kollektor mit der Basis eines Transistors 74 verbunden ist. Der Kollektor und die Basis des Transistors 73 sind ferner über Widerstände 75, 76 entsprechend mit der Leitung 11 verbunden, und der Emitter des Transistors 74 liegt an der Leitung 12 über einen Widerstand 77 an und ist mit der Basis des Transistors 73 über einen Widerstand 78 entsprechend verbunden. Der Kollektor des Transistors 74 ist an die Leitung 11 über die Primärwindung 79 eines Transformators 81 angeschlossen, dessen Sekundärwindung 82 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 51 geschaltet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel, wenn der Transistor 16 eingeschaltet ist, wird die Schaltung, die die Transistoren 73,74 enthält, in einen Zustand versetzt in dem der Transistor 74 sich in dem leitenden Zustand befindet und einen Impuls mit einer Amplitude erzeugt

die unabhängig von der Batteriespannung ist und der in der Windung 79 erscheint, so daß ein nach vorwärts gerichteter Strom unabhängig von der Batteriespannung an den Transistor 51 angelegt wird. Die Diode 71 trennt die Windung 54 von der Basis, während des Einschaltens als die Windung 54 liefert jedoch einen Abschaltimpuls. Dieser Impuls ist nicht wesentlich, obwohl er die Schaltgeschwindigkeit gehöht und dort, wo der Impuls nicht verwendet wird, kann der Transformator 14 fortgelassen werden und die Windung 13 wird durch einen Widerstand ersetzt Der Vorwärtsantrieb für den Gleichrichter 26 wird dann durch eine besondere Windung auf dem Transformator 81 vorgesehen. Es kann festgestellt werden, daß wenn der Transistor 18 eingeschaltet wird, der Transistor 74 wiederum ausgeschaltet wird.

Es kann weiterhin festgestellt werden, daß mit einer solchen Anordnung der konstante Stromantrieb von F i g. 3, der durch die Bauteile 73,74,75,76,77,78 und 81 bewirkt wird, in der™ Schaltung fortgelassen werden kann und der Antrieb vom Transformator 14 zum Transistor 51 in geeigneter Weise abgeändert werden kann, um die erforderliche Triggerung vorzusehen. Die gleiche Änderung des Transformators 14 kann auch bei der Schaltung nach F i g. 2 verwendet werden.

Als Schalter wird ein gesteuerter Gleichrichter vorgezogen, weil er sicher durch die Resonanz des Entladungsstromkreises des Gleichrichters 26 abgeschaltet werden kann. Indessen können auch andere Arten von Halbleiterschaltern (beispielsweise ein Transistor) verwendet werden, wobei geeignete Änderungen vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß der

ίο Schalter ein- und ausgeschaltet wird, wie es erforderlich ist

Der Transistor 16 in F i g. 1 und der Transistor 51 in Fig.2 und 3 kann auch als ein Halbleiterschalter ausgebildet sein, der eine Strombahn vorsieht, über die Energie in der Induktionsspule 13 (Fig. 1) oder 48 (F i g. 2 und 3) gespeichert wird. Der Schalter 16 oder 51 kann außerdem durch ein anderes Halbleiterbauelement ersetzt werden, wenn die Schaltung entsprechend abgeändert wird und wie es vorstehend erläutert wurde, können die Schaltungen nach Fig.2 und 3 auch mit einem an der Steuerelektrode gesteuerten Schalter an Stelle des Transistors 51 betätigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Funkenzündschaltung für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen mit einer Induktionsspule und einer Reihenschaltung, die eine Diode und einen Kondensator enthält, der mit der in der=^: Induktionsspule speicherbaren Energie aufladbäEkist, dessen Aufladung über die Induktionsspule von einem ersten nur in einer Richtung leitenden Schalter gesteuert wird und dessen Entladung zum Erzeugen eines Zündfunkens von einem zweiten nur in einer Richtung leitenden Schalter gesteuert wird, wobei die Speicherung der Energie in der Induktionsspule bei eingeschaltetem ersten Schalter erfolgt und bei Erreichen eines vorbestimmten Stromes in der Induktionsspule die weitere Energiezufuhr zu ihr durch Abschalten des ersten Schalters unterbrochen und die in ihr gespeicherte Energie auf den Kondensator übertragen wird, wobei der Zeitpunkt der Abschaltung des ersten Schalters jeweils so gelegen ist, daß die Höhe der in der Induktionsspule gespeicherten Energie unabhängig von der Spannung der Fahrzeugbatterie ist, und wobei die erneute Energiespeicherung in der Induktionsspule und die Entladung des Kondensators gleichzeitig durch einen Steuerimpuls eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Diode (34) und Kondensator (35) in Reihe zur Induktionsspule (13 in Fig. 1; 48 in Fig.2, 3) liegt und im Stromkreis der Induktionsspule ein Widerstand (17 in Fig. 1; 52 in Fig.2, 3) angeordnet ist, dessen Spannungsabfall einem dritten nur in einer Richtung leitenden Schalter (18) als Steuerspannung dient, der den ersten Schalter (16) bei dem Spannungsabfall abschaltet, der beim Erreichen des vorbestimmten Stromes in der Induktionsspule am Widerstand auftritt

2. Funkenzündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (16) Teil einer bistabilen Schaltung (16, 18) ist, die von einem ersten in einen zweiten stabilen Zustand mittels von der Brennkraftmaschine steuerbaren Impulsen umschaltbar ist, wobei in ihrem zweiten stabilen Zustand der erste Schalter (16) zusammen mit dem zweiten Schalter (26) eingeschaltet ist und beim Umschalten in den ersten stabilen Zustand der erste Schalter (16) abgeschaltet wird.

3. Funkenzündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schaltung (16,18) derart geschaltet ist, daß sie in ihrem zweiten stabilen Zustand den zweiten Schalter (26) über einen Transformator (14) einschaltet.