DE19755140A1

DE19755140A1 - Zündanlage mit Zündspule

Info

Publication number: DE19755140A1
Application number: DE19755140A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Miwa; Yukio Kunieda; Isao Goto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: US6032658A; JPH10176647A; DE19755140B4; US6095125A

Description

Die vorliegende Patentanmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der am 19. Dezember 1996 eingereichten japani schen Patentanmeldung Nr. Hei 8-340022, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird.

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage mit einer Zündspule für eine Brennkraftmaschine.

In einer sogenannten verteilerlosen Zündanlage, bei der eine Zündspule und eine Zündkerze integral zusammengefaßt sind, kann ein Zündfunke an der Zündkerze erzeugt werden, wenn der Primärspule der Zündspule zu anderen Zeiten als den Zündzei ten Strom zugeführt wird. Ein solcher Zündfunke verursacht abnormale Vibrationen in einer Brennkraftmaschine.

Ein solcher störender Zündfunke kann vermieden werden, wenn eine Diode derart zwischen Anschlüssen der Primärspule und der Sekundärspule verschaltet ist, daß der in der Sekundär spule induzierte Strom zu der Primärspule fließen kann, weil die Richtung der den störenden Zündfunken verursachenden in duzierten Spannung (Ein-Spannung) der Richtung der regelmäßi gen Zündspannung entgegengesetzt ist. Der störende Zündfunke kann auch dann vermieden werden, wenn eine Diode seriell mit der Funkenstrecke der Zündkerze eingefügt wird, um in der zu dem regelmäßigen Zündfunkenstrom bzw. -kerzenstrom entgegen gesetzten Richtung fließenden Funkenstrom zu unterbrechen oder sperren. Eine zusätzliche Funkenstrecke, die seriell mit der Funkenstrecke der Zündkerze verschaltet ist, kann den störenden Zündfunken ebenfalls vermeiden.

Eine solche Diode, die in einem Hochspannungskreis zu dem vorgenannten Zweck verwendet werden soll, ist jedoch teuer, und der in der Zündspule zum Einbau der Diode zur Verfügung stehende Raum ist begrenzt. Die zusätzliche Funkenstrecke er fordert zusätzlichen Raum und Bauteile wie beispielsweise An schlußelemente. Außerdem erhöht die zusätzliche Funkenstrecke den Energieverlust.

Die Druckschrift US-A-4 653 460 offenbart eine Zündanlage, welche eine Zener-Diode verwendet, die in dem Hochspannungs kreis der Zündspule verschaltet ist, um eine Verbesserung im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem herbeizufüh ren. Die Zener-Diode ersetzt jedoch lediglich die übliche Di ode und läßt den rückwärts gerichteten Strom nur dann passie ren, wenn die Ein-Spannung höher als die Durchbruchspannung wird, also bei 2 bis 4 Volt. Diese Zener-Diode ist noch immer teuer und sperrig, da eine solche Zener-Diode viel Energie verbraucht und daher eine große Wärmableitfläche aufweisen muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes serte Zündanlage für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches den störenden Zündfunken vermeidet, ohne zu zusätzli chem Raumbedarf oder zusätzlichen Kosten zu führen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zündan lage, gekennzeichnet durch eine Zündspule mit einer Primär spule und einer Sekundärspule, die Zündspannung einer vorbe stimmten Polarität an der Sekundärspule bereitstellt, eine Zündvorrichtung mit einem Schaltelement, das der Primärspule zugeführten Strom steuert, um die Zündspannung zu regelmäßi gen Zeiten zu erzeugen, und eine Zener-Diode, die in der Zündspule oder der Zündvorrichtung angeordnet ist, um in Richtung der vorbestimmten Polarität nahezu keinen Spannungs abfall und in der entgegengesetzten Richtung einen konstanten Spannungsabfall bereitzustellen, wobei die Zündspule eine Einschaltspannung von weniger als 1,18 kV erzeugt, wenn die Zündvorrichtung der Primärspule Strom zuführt, und dadurch zu anderen Zeiten als den regelmäßigen Zündzeiten störende in der Sekundärspule induzierte Spannung reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Durchbruchspannung der Zener-Diode kleiner als 1,5 kV, so daß die zu anderen Zeiten als den regelmäßigen Zündzeiten indu zierte Spannung auf unter 1,18 kV gedrückt wird.

Vorteilhaft ist die Zener-Diode in der Zündspule angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zündvorrichtung ein Schaltungsmodul und ist die Zündvorrich tung in der Zündspule integriert. Vorteilhaft ist die Zener-Diode ferner auf dem Schaltungsmodul angebracht.

Die vorstehende Aufgabe wird alternativ gelöst durch eine Zündanlage, gekennzeichnet durch eine Zündspule mit einer Primärspule und einer Sekundärspule, die Zündspannung einer vorbestimmten Polarität an der Sekundärspule bereitstellt, eine Zündvorrichtung mit einem Schaltelement, das der Primär spule zu regelmäßigen Zündzeiten Strom zuführt, und eine Ze ner-Diode, die seriell mit der Sekundärspule verschaltet ist, um in Richtung der vorbestimmten Polarität nahezu keinen Spannungsabfall und in der entgegengesetzten Richtung einen konstanten Spannungsabfall bereitzustellen, wobei die Zünd spule eine Einschaltspannung von weniger als 1,18 kV erzeugt, wenn die Zündvorrichtung der Primärspule Strom zuführt, und dadurch zu anderen Zeiten als den regelmäßigen Zündzeiten störende in der Sekundärspule induzierte Spannung reduziert.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird weiter alternativ gelöst durch eine Zündanlage, gekennzeichnet durch eine Zündspule mit einer Primärspule, einer Sekundärspule, die Zündspannung einer vorbestimmten Polarität an der Sekundärspule bereit stellt, und eine Zündvorrichtung, die mit der Primärspule verbunden ist, um der Primärspule zu regelmäßigen Zündzeiten Strom zuzuführen, wobei die Zündvorrichtung einen Konstant spannungsschaltkreis umfaßt mit einem Transistor, der seriell mit der Primärspule und einer Zener-Diode verschaltet ist, und der Konstantspannungsschaltkreis eine an die Primärspule angelegte Maximalspannung begrenzt, wenn die Zündvorrichtung der Primärspule Strom zuführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung einer Zündspule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Diagramm, welches ein Schaltsignal und eine Span nung, die in der Sekundärspule der Zündspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel induziert wird, zeigt; und

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung eines Konstantspannungs schaltkreises einer Zündvorrichtung gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel.

Nachstehend wird ein Zündsystem gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.

Eine Zündspule 1 ist in einer in einem Zylinderblock einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgeformten Einsteck öffnung zusammen mit einer mit ihr als Einheit integral aus gebildeten Zündkerze eingebaut. Die Zündspule 1 weist eine erste Spule oder Primärspule 11 und eine zweite Spule oder Sekundärspule 12 auf. Die Primärspule 1 besitzt einen Batte riespannung V_B bereitstellenden batterieseitigen Anschluß, mit dem eine (nicht gezeigte) Batterie verbunden ist, und ei nen schaltseitigen Anschluß, mit dem ein als Schalteinrich tung oder Schalter arbeitender Schalttransistor 20 einer Zündvorrichtung verbunden ist, so daß die Batteriespannung V_B durch den Schalter 20 an die Primärspule angelegt wird. Eine Zener-Diode 13 ist zwischen dem batterieseitigen Anschluß V_a der Primärspule und dem unterseitigen bzw. unteren Anschluß (dem dem mit der Zündkerze verbundenen Anschluß gegenüberlie genden Anschluß) der Sekundärspule verschaltet, so daß in der und durch die Sekundärspule Strom, der durch (nachstehend als Einschalt- bzw. Ein-Spannung bezeichnete) Spannung, die indu ziert wird, wenn der Primärspule Strom zugeführt wird, flie ßen kann. Bei der Zener-Diode 13 handelt es sich um eine fla che Ausführung mit freiliegendem Halbleiter ("flat bare chip type"), die auf einem Schaltungsmodul der in die Zündspule 1 integrierten Zündvorrichtung 2 angebracht ist.

Wenn an die Basis des Schalttransistors 20 ein Schaltsignal gemäß Fig. 2 angelegt wird, wird der Primärspule 11 Primär strom zugeführt. Mit langsam ansteigendem Primärstrom wird die Ein-Spannung in der Sekundärspule 12 induziert und an die Zündkerze angelegt. Da jedoch die Zener-Diode 13 in Reihe mit der Zündkerze verbunden ist, um den durch die Ein-Spannung verursachten Strom zu unterbrechen, fällt die an der Zündker ze anliegende Spannung hauptsächlich an der Zener-Diode ab bzw. wird hauptsächlich von dieser geteilt, so daß der stö rende Zündfunke vermieden werden kann, wenn die an der Zener-Diode 13 abfallende Spannung kleiner ist als deren Durch bruchspannung. Selbst dann, wenn die Zener-Diode 13 durch bricht, fällt ein Teil der Ein-Spannung - die Durchbruchspan nung - an der Zener-Diode 13 ab. In Übereinstimmung mit Ver suchsergebnissen kann der störende Zündfunke vermieden wer den, wenn die Ein-Spannung nicht höher ist als 1,18 kV. Wenn die Durchbruchspannung der Zener-Diode 13 höher ist als 500 Volt, kann die an die Zündkerze angelegte Ein-Spannung auf eine Spannung niedriger als 1,18 kV reduziert werden. In An betracht der Isolationsstruktur der Zener-Diode ist zu bevor zugen, daß deren Durchbruchspannung niedriger ist als 1,5 kV.

Demgegenüber wird dann, wenn das Schaltsignal von dem Ein-Signal, also der einschaltenden ansteigenden Flanke, auf das Aus-Signal, d. h. der ausschaltenden abfallenden Flanke, wech selt und der Schalttransistor 20 ausgeschaltet wird, in der Sekundärspule 12 eine Zündspannung in der zu der Ein-Spannung entgegengesetzten Richtung erzeugt, so daß der reguläre Zünd funke ohne Spannungsabfall oder Energieverlust erzeugt werden kann.

Die Zener-Diode 13 kann zwischen der Zündkerze und dem Aus gangsanschluß der Sekundärspule 12 verschaltet sein. Die Zündvorrichtung 2 kann von der Zündspule 1 abgetrennt sein, so daß eine Vielzahl von Zündspulen durch ein und dieselbe Zündvorrichtung gesteuert werden kann. In diesem Fall kann die Zener-Diode 13 an einer Position nahe der Zündspule 1 au ßerhalb der Zündvorrichtung 2 angeordnet sein.

Nachstehend wird eine Zündanlage gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Eine Konstantspannungsschaltung 30 mit einer Zener-Diode 31 und einem Transistor 32 ist in der Zündvorrichtung 2 angeord net und zwischen der Primärspule 1 und der Batterie verschal tet. Die Konstantspannungsschaltung 30 steuert die an die Primärspule 11 angelegte Ausgangsspannung V1 so, daß diese niedriger als die Batteriespannung V_B wird. Die Durchbruch spannung der Zener-Diode 31 beträgt 14,5 Volt, und der Span nungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter des Transi stors 32 ist 0,5 Volt. Die Ausgangsspannung V1 ändert sich mit sich ändernder Batteriespannung V_a wie folgt:

1) Wenn die Batteriespannung V_B gleich oder niedriger als 14,5 V ist, ist die Ausgangsspannung V1 gleich oder niedriger als etwa 14 V, d. h. etwa 0,5 V (dem Spannungsabfall des Tran sistors) niedriger als die Batteriespannung V_B.
2) Wenn die Batteriespannung V_B höher als 14,5 V ist, bricht die Zener-Diode 31 durch, so daß das Potential der Basis X bei 14,5 V aufrechterhalten wird und infolgedessen die Aus gangsspannung V1 zu 14 V, d. h. um 0,5 V niedriger als das Po tential der Basis X wird.

Da die größtmögliche Ausgangsspannung auf einen konstanten Wert gesteuert wird, wird die in der Sekundärspule 12 indu zierte Ein-Spannung auf einen Wert gesteuert, der kleiner ist als die Spannung, welche den störenden Zündfunken auslösen kann. Demgegenüber wird die Zündspannung zu den regulären Zeiten ohne Energieverlust erzeugt.

Wie vorstehend beschrieben, besteht eine Zündanlage bzw. ein Zündsystem aus einer Zündspule, die eine Zündspannung einer vorbestimmten Polarität bereitstellt, einer Zündvorrichtung, die der Zündspule zu regelmäßigen Zeiten Primärstrom zuführt, und einer Zener-Diode, die seriell mit der Primärspule der Zündspule verschaltet ist. Die Zener-Diode bewirkt einen kon stanten Spannungsabfall mit entgegengesetzter Polarität an der Sekundärspule und reduziert dadurch störende in der Se kundärspule induzierte Spannung außerhalb der regulären Zünd zeiten. Demgegenüber bewirkt die Zener-Diode zu den regulären Zeiten keinen Abfall der Zündspannung, so daß kein Energie verlust verursacht wird.

In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele derselben be schrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß diese spezi ellen Ausführungsbeispiele der Erfindung auf verschiedenarti ge Art und Weise modifiziert und geändert werden können, ohne den breiteren Rahmen der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen zum Ausdruck kommt, zu verlassen. Daher soll die in dieser Druckschrift gegebene Beschreibung der Erfin dung lediglich als aufzeigend und nicht als beschränkend be trachtet werden.

Claims

1. Zündanlage, gekennzeichnet durch
eine Zündspule (1) mit einer Primärspule (11) und einer Sekundärspule (12), die Zündspannung einer vorbestimmten Po larität an der Sekundärspule (12) bereitstellt,
eine Zündvorrichtung (2) mit einem Schaltelement (20), das der Primärspule (11) zugeführten Strom steuert, um die Zündspannung zu regelmäßigen Zeiten zu erzeugen, und
eine Zener-Diode (13), die in der Zündspule (1) oder der Zündvorrichtung (2) angeordnet ist, um in Richtung der vorbe stimmten Polarität nahezu keinen Spannungsabfall und in der entgegengesetzten Richtung einen konstanten Spannungsabfall bereitzustellen, wobei
die Zündspule (1) eine Einschaltspannung von weniger als 1,18 kV erzeugt, wenn die Zündvorrichtung (2) der Primärspule Strom zuführt, und dadurch zu anderen Zeiten als den regelmä ßigen Zündzeiten störende in der Sekundärspule (12) induzier te Spannung reduziert.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchspannung der Zener-Diode (13) kleiner ist als 1,5 kV.

3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zener-Diode (13) in der Zündspule (1) angeordnet ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (2) ein Schaltungsmodul umfaßt und in der Zündspule (1) integriert ist, und daß die Zener-Diode (13) auf dem Schaltungsmodul angebracht ist.

5. Zündanlage, gekennzeichnet durch
eine Zündspule (1) mit einer Primärspule (11) und einer Sekundärspule (12), die Zündspannung einer vorbestimmten Po larität an der Sekundärspule (12) bereitstellt,
eine Zündvorrichtung (2) mit einem Schaltelement (20), das der Primärspule (11) zu regelmäßigen Zündzeiten Strom zu führt, und
eine Zener-Diode (13), die seriell mit der Sekundärspule (12) verschaltet ist, um in Richtung der vorbestimmten Pola rität nahezu keinen Spannungsabfall und in der entgegenge setzten Richtung einen konstanten Spannungsabfall bereitzu stellen, wobei
die Zündspule (1) eine Einschaltspannung von weniger als 1,18 kV erzeugt, wenn die Zündvorrichtung (2) der Primärspule Strom zuführt, und dadurch zu anderen Zeiten als den regelmä ßigen Zündzeiten störende in der Sekundärspule (12) induzier te Spannung reduziert.

6. Zündanlage, gekennzeichnet durch
eine Zündspule (1) mit einer Primärspule (11), einer Se kundärspule (12), die Zündspannung einer vorbestimmten Pola rität an der Sekundärspule (12) bereitstellt, und eine Zünd vorrichtung (2), die mit der Primärspule (11) verbunden ist, um der Primärspule (11) zu regelmäßigen Zündzeiten Strom zu zuführen, wobei
die Zündvorrichtung (2) einen Konstantspannungsschalt kreis (30) umfaßt mit einem Transistor (32), der seriell mit der Primärspule (11) und einer Zener-Diode (31) verschaltet ist, und
der Konstantspannungsschaltkreis (30) eine an die Pri märspule (11) angelegte Maximalspannung begrenzt, wenn die Zündvorrichtung (2) der Primärspule (11) Strom zuführt.