DE1903638C3

DE1903638C3 - Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1903638C3
Application number: DE691903638A
Authority: DE
Inventors: Miachael Scott Flemington N.J. Fisher (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-24
Publication date: 1979-03-08
Also published as: BR6905868D0; FR1600098A; SE367677B; DE1903638B2; GB1179229A; DE1903638A1; ES362803A1; US3546528A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist

Da bei den üblichen, nur mit einer Zündspule und von deren Primärstrom durchflossenen Unterbrecherkon- to takten arbeitenden Zündanlagen nicht nur die Zündenergie bei hohen Motordrehzahlen absinkt, sondern auch der Kontaktabbrand ein relativ häufiges Nachstellen und Auswechseln der Unterbrecherkontakte erforderlich macht, hat man elektronische Zündanlagen entwickelt, bei welchen die Unterbrecherfunktion von einem Transistor übernommen wird. Außer diesen ebenfalls nur die in der Zündspule gespeicherte Energie ausnutzenden Transistorzündanlagen hat man ferner sogenannte Kondensatorzündanlagen entwickelt, bei welchen zunächst ein Kondensator auf eine mittelhohe Spannung aufgeladen wird und die im Kondensator gespeicherte Energie dann als Zündenergie benutzt wird. Hierbei wird angestrebt, die im Kondensator gespeicherte Energie über den gesamten Drehzahlbereich des Motors möglichst konstant zu halten. Dies ist jedoch wegen der drehzahlabhängigen, für die Kondensatoraufladung zur Verfügung stehenden Zeitintervalle nicht ohne weiteres der Fall, sondern die Ladespannung des Kondensators hängt von der Drehzahl ab, so daß ^ω letzten Endes auch die Zündspannung nicht drehzahlunabhängig ist

Die US-PS 33 29 867 beschreibt eine Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, einem rückgekoppelten Oszillator, einem am Ausgang des Oszillators liegenden Gleichrichter, einem über diesen aufgeladenen Zündkondensator, einem Schalter, der beim Öffnen von Unterbrecherkontakten den Zündkondensator über die Primärwicklung der Zündspule entlädt, einer auf die am Zündkondensator anliegende Spannung ansprechenden, mit dem Oszillator verbundenen und als Transistor ausgebildeten Steuerstufe, die das Ausgangssignal des Oszillators derart steuert, daß die Ladespannung des Zündkondensators auf einen festen Spannungswert eingestellt wird, und einer weiteren Steuerstufe, die dann, wenn die Unterbrecherkontakte öffnen, ein Steuersignal erhält und den Schalter in den leitenden Zustand bringt, wodurch der Zündkondensator über die Primärwicklung der Zündspule entladen wird. Bei dieser bekannten Kondensatorzündanlage sind jedoch keine Maßnahmen vorgesehen, um zu verhindern, daß der Zündkondensator bei offenen Unterbrecherkontakten aufgeladen wird. ι

Ferner ist aus dem »Bulletin SEV 58«, 1967, Seite 958, eine Kondensatorzündanlage bekannt, bei der eine relativ aufwendige Abtrennschalumg vorgesehen ist, um das Aufladen des Kondensators zu verhindern, wenn sich der als Schalter dienende Thyristor im leitenden Zustand befindet Dadurch sollen die im Zusammenhang mit dem Gleichspannungswandler auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden, die darin bestehen, daß sich für hohe Impulsfolgefrequenzen die verfügbare Zündleistung sinkt und der Strom bei Leerlauf sehr hohe Werte annehmen kann. Diese Abtrennschaltung verhindert jedoch nicht eine Energieaufnahme des Osziiiators bei offenen Unterbrecherkontakten, so daß die Leistungsaufnahme immer noch relativ groß ist. Darüber hinaus wird die bekannte Abtrennschaltung von einer Differenzierstufe gesteuert und weil der Oszillator kontinuierlich arbeitet, also nicht periodisch abgeschaltet wird, verhindert die Abtrennschaltung auch nicht die Aufladung des Kondensators über den ganzen Zeitraum hinweg, währenddessen die Unterbrecherkontakte offen sind. Die Abtrennschaltung erfordert ferner zwei zusätzliche Transistoren und eine Differenzierstufe sowie mehrere Widerstände und ist dabei ziemlich aufwendig. Darüber hinaus treten bei ihr relativ hohe Spannungen auf, so daß teuere und häufig recht unzuverlässig arbeitende und leicht ausfallende Hochspannungstransistoren verwendet werden müssen. Abgesehen vom hohen Aufwand lassen somit auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schaltung zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kondensatorzündanlage zu schaffen, die über den gesamten Zeitraum hinweg, während dem die Unterbrecherkontakte offen sind, eine Aufladung des Zündkondensators verhindert, sehr einfach aufgebaut ist, zuverlässig arbeitet und eine lange Lebensdauer besitzt und bei der die Leistungsaufnahme weiter verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme, durch einen Transistor das Schwingen des Oszillators bei offenen Unterbrecherkontakten zu verhindern und dadurch die Aufladung des Zündkondensators zu unterbinden, wird der Kondensator während des gesamten Zeitraumes, während dem die Unterbrecherkontakte offen sind, nicht aufgeladen, und die Leistungsaufnahme des Oszillators wird wesentlich verringert, da der Oszillator nicht kontinuierlich, sondern nur zeitweilig arbeitet. Die erfindungsgemäße Schaltung ist denkbar einfach aufgebaut und benötigt für die zusätzliche Wirkung lediglich einen zusätzlichen Wider-

stand. Ein weiterer Widerstand dient mehreren Aufgaben, nämlich die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Wert zu halten und zusätzlich den Oszillator abzuschalten. Dabei sind keine hohen Spannungen erforderlich, so daß die erfindt.ngsgemäße Aufgabe mit denkbar wenig Schaitungselementen auskommt und sehr zuverlässig arbeitet

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur als bevorzugtes Ausfühmngsbeispiel der Erfindung das Schaltbild einer kapazitiven Entladezündanlage.

Die positive Klemme 10 einer (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugbatterie ist über die Reihenschaltung aus einem Zündschalter 12, einer Schmelzsicherung 14 und einem Anlaufwiderstand 16 mit dem Kollektor eines npn-Transistors 34, dessen Emitter bei 20 an Masse liegt gekoppelt Der Kollektor des Transistors 34 ist ferner mit der Kathode einer Gleichrichterdiode 22 verbunden, deren Anode über einen Widerstand 24 und eine Wicklung 26 eine Dreiwicklungstransformators 28 an Masse liegt Parallel zur Diode 22 ist ein Widerstand 30 geschaltet Der Kolektor des Transistors 34 ist außerdem an die Basis eines npn-Transistors 32 angeschlossen. Die Basis des Transistors 34 ist mit der Anode eines Bezugsspannungselementes, beispielsweise einer Zenerdiode 36, deren Kathode über einen Widerstand 38 an Masse liegt, verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Basis des Transistors 34 und der Anode der Zenerdiode 36 ist über die Reihenschaltung aus einem Widerstand 40 und einem Widerstand 42 an die Verbindungsstelle zwischen der Sicherung 14 und dem Widerstand 16 angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 ist mit dem einen Kontakt 44 eines Unterbrechers gekoppelt, dessen anderer Kontakt 46 an Masse liegt. Die Verbindung der Kathode der Diode 36 mit dem Widerstand 38 ist über einen Widerstand 48 an den einen Pol eines Speicherkondensators 50 angeschlossen.

Der Kollektor des Transistors 32 ist mittels eines Widerstandes 9 mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 16 und der Sicherung 14 gekoppelt, während der Emitter dieses Transistors mit der Basis eines npn-Transistors 52 verbunden ist Der Kollektor des Transistors 52 ist über eine zweite Wicklung 54 des Transformators 28 an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 16 und 42 angeschlossen. Der Emitter und der Kollektor des Transistors 52 liegen an Masse, letzterer über einen Frequenzbestimmungskondensator 56. Zwischen dis Wicklung 26 und die Basis des Transistors 52 ist ein Rückkopplungswiderstand 8 geschaltet.

Die dritte Wicklung 58 des Transformators 28 ist zwischen Masse und die Anode einer Diode 60 geschaltet, deren Kathode mit der Anode eines Entladebauelementes für den Kondensator verbunden ist. Bei diesem Entladebauelement handelt es sich um ein Schaltglied wie z. B. einen steuerbaren Siliziumgleichrichter 62. Die Kathode der Diode 60 ist ferner an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 48 und dem Kondensator 50 angeschlossen.

Die Kathode des steuerbaren Siliziumgleichrichters 62 liegt an Masse, während seine Steuerelektrode über einen Widerstand 64 mit der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 gekoppelt ist Ein Kondensator 66 ist zwischen die Steuerelektrode und Masse geschaltet.

Die Kathode der Diode 60 ist über den Speicherkondensator 50 und die Priirärwirklung 68 einer Zündspule

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70 mit Masse verbunden. Die Sekundärwicklung 72 der Zündspule 70 liegt zwischen Masse und dem (nicht dargestellten) Verteiler des Motors. Parallel zur Primärwicklung 68 ist eine Kommutierungsdiode 74 geschaltet, deren Kathode an Masse liegt

Wie noch erläutert werden wird, bilden die Bauelemente 8—74 eine mit Kondensatorentladung arbeitende Zündanlage.

Die Zündanlage arbeitet folgendermaßen: Wenn der Motor gestartet werden soll, wird der Zündschalter 12 geschlossen, wodurch an die verschiedenen dargestellten Bauelemente die Betriebsspannungen angelegt werden. Mittels des (nicht dargestellten) Anlassermotors beginnt sich die Brennkraftmaschine zu drehen, und die Unterbrecherkontakte 44, 46 öffnen und schließen sich in der üblichen Weise im Rhytmus der Motorumdrehungen.

Während die Kontakte 44 und 46 geschlossen sind, liegt die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 auf Massepotential. Die Steuerelektrode des steuerbaren Siliziumgleichrichters 62 führt dann niedriges Potential, dieser kann also nicht leitend werden. Der RC-Kreis aus dem Widerstand 64 und dem Kondensator 66 bewirkt eine Verkleinerung der Amplitude von zu der Steuerelektrode des Gleichrichters 62 gelangenden Impulsen, so daß dieser nicht durch Spannungsspitzen, die beim Beirieb der dargestellten Schaltung auftreten können, beschädigt werden kann. Aufgrund des Widerstandes 40 spricht der Transistor 34 auf eine an seine Basis angelegte Steuerspannung an, wenn die Unterbrecherkontakte 44,46 geschlossen sind, wie noch erläutert werden wird.

Wegen der Kopplung zwischen den Wicklungen 26 und 54 besteht vom Kollektor des Transistors 52 zur Basis des Transistors 32 eine Rückkopplung. Der Anlaufwiderstand 16 bewirkt, daß zur Basis des Transistors 32 ein Start- oder Anlaufstrom fließt Wenn dabei die Verstärkung der die Transistoren 32 und 52 und die Wicklungen 26 und 54 enthaltenden Schleife hoch genug ist, so wird der durch diese Schaltungselemente gebildete Oszillatorkreis zu schwingen beginnen.

Wenn der Strom in den Transistoren 32 und 52 wächst, so steuert die zur Basis des Transistors 32 über die Wicklungen 54 und 26 rückgekoppelte Spannung die Transistoren 32 und 52 in starkem Maße auf. Der durch diese Transistoren fließende Strom steigt bis auf einen Sättigungswert an und flacht dann ab. Sobald der Strom in den Transistoren 32 und 52 seinen Höhepunkt erreicht und zu sinken beginnt, wird eine umgekehrte oder Sperrvorspannung an die Basis des Transistors 32 angelegt, so daß die Transistoren 32 und 52 plötzlich gesperrt werden.

In der Wicklung 58 wird eine hohe Überschwingspannung induziert, die über die Dioden 60 und 74 den Kondensator 50 auflädt. Der an die Diode 60 angeschlossene Pol des Kondensators wird dabei positiv. Die Überschwingfrequenz wird durch die Induktivität der Wicklung 26 und die Kapazität des Kondensators 56 bestimmt. Die Schaltungsanordnung aus den Widerständen 24 und 30 und der Diode 22 begrenzt die während der Rückkopplung an die Basis des Transistors 32 angelegte Sperrvorspannung auf einen sicheren Wert. Durch die Verwendung von zwei Transistoren 32 und 52 ist der für die beiden Transistoren erforderliche Basissteuerstrom niedriger als der Steuerstrom, der benötigt würde, wenn nur der Transistor 32 vorhanden wäre.

Mittels des durch die Widerstände ZS und 48

gebildeten Spannungsteilers wird ein Teil der am Kondensator 50 liegenden Spannung an die Zenerdiode 36 angelegt. Wenn die Spannung an der Zenerdiode 36 deren Durchbruchwert übersteigt, wird der Transistor 34 teilweise durchlässig und leitet von der Basis des Transistors 32 den Rückkopplungsstrom ab. Die Frequenz: eier viuich den Oszillatorkreis mit den Transistoren 32 und 52 erzeugten Schwingungen wird dadurch, erhöht. Jedoch werden die Spannungsamplitude der Schwingungen und die Überschwingspannung herabgesetzt und somit die Aufladungsrate des Kondensors 50 reduziert.

Im F?!l einer Stabilisierung, also dann, wenn die an Zenerdiode 36 angelegte Spannung geringfügig höher ist als ihre Durchbruchspannung, reicht die dem Kondensator 50 zugeführte Energie gerade für einen Ersatz von Ableitverlusten aus. Der Kondensator 5Ö wird also auf einen vorbestimmten Spannungswert aufgeladen und hält diese Spannung, während die Unterbrecherkontakte 44,46 geschlossen sind.

Sind die Kontakte 44 und 46 offen, so wird an die Basis des Transistors 34 eine positive Spannung gelegt, so daß dieser vollständig aufgesteuert wird und von der Basis des Transistors 32 genügend Strom abzapft, um Schwingungen des die Transistoren 32 und 52 enthaltenden Oszillator-Kreises zu verhindern. Da bei geöffneten Unterbrecherkontakten der Oszillatorkreis nicht mehr schwingen kann, wird auch eine weitere Aufladung des Kondensptors 50 verhindert.

In dem Zeitpunkt, zu welchem sich die Unterbrecherkontakt" ^ΛΛ, 46 öffnen, wird Ober die Widerstände 42,64 ein positives Potential an die Steuerelektrode ties

steuerbaren Siliziumgleichrichters 62 angelegt, der dadurch durchlässig wird. Der Kondensator 50 entlädt s^;rh dann durch die mit ihm und dem Siliziumgleichrichter in Reihe geschaltete Primärwicklung G8 der Zündspule 70. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung

ίο 72 der Zündspule eine Zündspannung induziert.

Wenn der Strom in der Primärwicklung 68 seinen Höhepunkt erreicht und abzusinken beginnt, wird die dabei in der Primärwicklung 68 induzierte Gegenspannung durch die Koinmutierungsdiode 74 vom Konden-

|-, sator 50 abgeleitet, d.h., der mit der Diode 74 verbundene Kondensatorpol wird durch diese Diode an Masse geklammert. Da der Kondensator 50 entladen isi und auch nicht aufgeladen wird, weil der Oszillatorkreis mit den Transistoren 32 und 52 außer Betrieb gesetzt ist gelangt kein die Leitfähigkeit gewährleistender Haltestrom zum steuerbaren Siliziumgleichrichter 62, der somit gesperrt wird.

Wenn die Kontakte 44 und 46 wieder geschlosser sind, beginnt der Oszillatorkreis erneut zu schwingen und den Kondensator 50 auf die vorbestimmte Spannung aufzuladen, wobei sich der geschilderte Zyklus wiederholt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, einem rückgekoppelten Oszillator, einem am Ausgang des Oszillators liegenden Gleichrichter, einem Zündkondensator, der über den Gleichrichter aufgeladen wird, einem Schalter, der beim öffnen von Unterbrecherkontakten den Zündkondensator über die Primärwicklung der Zündspule entlädt, einer auf die am Zündkon- <o densator anliegende Spannung ansprechenden, mit dem Oszillator verbundenen und als Transistor ausgebildeten Steuerstufe, die das Ausgangssignal des Oszillators derart steuert, daß die Ladespannung des Zündkondensators auf einen festen Spannungs- ^|S wert eingestellt wird, einer weiteren Steiierstufe, die dann, wenn die Unterbrecherkontakte öffnen, ein Steuersignal zugeführt erhält und den Schaher in den leitenden Zustand bringt, wodurch der Zündkondensator über die Primärwicklung der Zündspule entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Transistor ausgebildete Steuerstufe (34) mit den Unterbrecherkontakten (44, 46) verbunden ist und das Aufladen des Zündkondensators (50) durch Verhindern der Oszillation des Oszillators (32, 52,28) unterbindet, wenn die Unterbrecherkontakte (44,46) offen sind.

2. Kondensatorzündanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (34) die Rückkopplung des Oszillators (32,52,28) verringert, *> wenn die Unterbrecherkontakte (44,46) offen sind