DE2317988B2

DE2317988B2 - Elektronische zuendschaltung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2317988B2
Application number: DE19732317988
Authority: DE
Inventors: Enio Di Mailand; Totti Mario Rozzano Mailand; Cecco (Italien)
Original assignee: Safe Electronic Systems SA, Mauren (Liechtenstein)
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1977-10-27
Also published as: IT959941B; NL7304691A; ZA734271B; CS171285B2; CH577629A5; ATA500573A; FI58203C; IL42751A0; DE2317988C3; US3903861A; FI58203B; AT327616B; YU168873A; SE394725B; YU35286B; TR17699A; FR2199808A5; BE798868A; CA1005856A; GB1412205A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine mit einem elektronischem Stromlieferungsteil, der einen Transformator mit Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklung aufweist, der an einem Stromkreis mit kapazitiver Entladung angeschlossen ist, der seinerseits mit der Zündspule verbunden ist, wobei der Stromlieferungsteil an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, die auch einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen und einen dem unteren Widerstand parallel geschalteten Kondensator speist, von welchem Spannungsteiler die Basisvorspannung der Transistoren im Stromlieferungsteil abgenommen wird, und mit einem in die vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle zum Stromlieferungsteil führende Leitung geschalteten niederoh

migen Widerstand.

Bisher übliche elektronische Zündschaltungen haben den Nachteil, daß sie zwischen 3 und 5 A Strom aufnehmen. Durch diese hohe Stromaufnahme können einige elektronische Bestandteile der Zündschaltung, z. B. Transformatoren, Transistoren und Thyristoren, insbesondere bei hoher Drehzahl des Motors, überhitzt werden, was einen Leistungsabfall verursacht oder zum Ausfall der Zündschaltung führt. Im einzelnen ist ein Stromlieferungsteil für die Zündspule vorgesehen, der Strom mit 250 — 450 V liefert. Ein Thyristor ist zum Ausgang parallel und ein Kondensator in Serie mit der Zündspule geschaltet. Im Betrieb wird die Gruppe Kondensator — Spule durch den Thyristor sehr kurze Zeit jedoch in sehr kurzen Abständen kurzgeschlossen, und damit auch der Ausgang des Stromlieferungsteils kurzgeschlossen. Dadurch wird der Kondensator entladen. Der dabei entstehende Strom erhitzt die Teile des Stromlieferungsteils und den Thyristor.

In den elektronischen Stromkreisen für die Zündung erreicht die Spannung in der Zündspule zuerst die positive Spitze, die für die Zündung herangezogen wird und gleich darauf eine negative Spitze, die auf die Selbstinduktion der Spule zurückzuführen ist und nicht für die Zündung dient. Bei den bekannten elektronischen Stromkreisen mit kapazitiver Entladung versucht man die negative Spannung durch einen Gleichrichter wiederzugewinnen. Bisher war es jedoch nur möglich, einen kleinen Bruchteil dieser Spannung zurückzugewinnen.

Die bekannten elektronischen Stromkreise haben auch den Nachteil, daß sie bei Motoren mit Drehzahlen über 6000 — 8000 U/min, nicht angewandt werden können, weil dabei die Zündschaltungen leicht beschädigt oder zerstört werden, da mit dem Ansteigen der Drehzahl die Stromaufnahme und damit auch die Gefahr der Überhitzung zunimmt.

Wenn bei einer bekannten Zündschaltung der eingangs erwähnten Art (DT-OS 17 64 642) der in üblicher Weise dem Stromkreis mit kapazitiver Entladung parallel geschaltete Thyristor periodisch von den Kontakten des Zündverteilers in leitenden Zustand versetzt wird, wird auch der Ausgang der Stromlieferungsteile kurzgeschlossen. Damit besteht, wie oben erläutert, die Gefahr einer Überhitzung der Bauelemente des Stromlieferungsteils, insbesondere seiner Transistoren. Zum Schutz des Stromlieferungsteils, insbesondere seiner Transistoren, vor einer derartigen Überhitzung ist bei der bekannten Zündschaltung ein niederohmiger Widerstand in der vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle zum Stromlieferungsteil führenden Leitung vorgesehen. Dieser Widerstand ist um so wirksamer, je größer er ist. Bei zunehmender Größe dieses Widerstandes nimmt jedoch die Leistungsabgabe des Stromlieferungsteils und insbesondere seiner Ausgangsspannung ab, so daß dem Schutz des Stromlieferungsteils vor einer Überhitzung durch den niederohmigen Widerstand Grenzen gesetzt sind.

Eine Überhitzung des Stromlieferungsteiles kann jedoch nicht nur durch den beim Kurzschluß entstehenden Strom, sondern auch bei hohen Außentemperaturen, beispielsweise bei Betrieb eines mit einer derartigen Zündschaltung ausgerüsteten Motors in den Tropen, hervorgerufen werden. Hohe Außentemperaturen erhöhen die Widerstandswerte der Widerstände des die Basisvorspannung der Transistoren liefernden Spannungsteilers und senken gleichzeitig die Innenwiderstände der Transistoren, wodurch sich ein erößerer

ς mfluß über die Transistoren ergibt, und somit die Gefanr der Überhitzung besteht

Fs H die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, Λ- e bekannte Zündschaltung in einer Weise weiterzutwickeln daß ein wesentlich weitergei-nder Schutz Tr Transistoren des Stromlieferungsteils gegen jede ffherlastung, _au(;h bei extremen Temperaturen, bei ahezu gleichbleibender Ausgangsspannung des Stron.-lieferungsteils, gewährleistet ist. Der Uberlastungs-Siitz der durch die erfindungsgemäße Ausbildung der 7i^Endschaltung erreicht werden soll, umfaßt jede Art der nherbelastung der Transistoren des Stromlieferungsteils insbesondere im Bereich hoher Motordrehzahlen und bei Betrieb im Tropenklima.

Cemäß der Erfindung wird dies bei einer elektronischen Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß be, warten für den oberen Widerstand des Spannungsteilers zwischen 10 und 56 Ohm, für den unteren Widerstand des Spannungsteilers zwischen 200 und Ohm für den diesem parallel geschalteten Kondensator zwischen 1 und 8 Mikrofarad, für den in L vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle zum Stromlieferungsteil führende Leitung geschalteten Sohmigen Widerstand von 0,05 bis 8 Ohm und fur L· Windungsverhältnis der Primärwicklung zur Ruckkooplungswicklung des Transformators im Stromliefe-SSteil zwischen 1,6 :1 und 2,7 :1 dem mederohmigen Widerstand wenigstens eine in Stromflußrichtung !epoTte Diode und dem oberen Widerstand des Spannungsteilers eine weitere in Stromflußr.chtung

IO

^vSswtiSafde^n L Leitung zum Stromliefemnesteii geschaltete niederohmige Widerstand einen wSL'dswert ,wischen 0,1 und 6 Ohm, beträgt das Windungsverhältnis der Primärwicklung zur Ruckkopph.neswicklung im Stromlieferungsteil 2:1 bis 2,1 : l, wefst der obere Widerstand des Spannungsteilers einen W derstandswert zwischen 15 und 35 Ohm auf, hat der untere Widerstand einen Widerstandswert zwischen Ϊ» und 800 Ohm, und der dem unteren Widerstand parallel geschaltete Kondensator weist eine Kapazität von 3 bis 5 Milcrofarad auf. ,

Dabei hebt die dem niederohm.gen Widerstand parallel geschaltete Diode die vorstehend erläuterte ungünstige Wirkung des Widerstandes auf die AusöaSannung des Stromlieferteiles weitgehend auf, ohne d'e angjtrebte Schutzwirkung zu beeinträchtigen Die Diode schließt den Widerstand wahrend jeder Halbperiode kurz, in welcher die Transistoren Strom ^nehmen. Dadurch ergibt sich eine höhere Ausgangssoannung an der Diodenbrücke. Zusätzlich beeinflußt SKS im Vorspannungskreis derTrans.storer,deren Basisvorspaiinung, insbesondere bei hohen Außentem-Suren Da bei derartigen Temperaturen wie oben here ts erwähnt, die Widerstandswerte der Widerstände ÄSngtteüer. ansteigen und gleichwertig die innenwiderstände der Transistoren abnehmen, wurde S Fehlen einer derartigen Diode dazu führen, daß s arke Ströme über die Transistoren fließen, was mit einer starken Erhitzung der Transistoren verbunden wäre Dadurch würden deren Innenwiderstande weite S-ken und die durchgehenden Ström«„joch meh

ansteigen was schueDiicii turn .^ui—.1»

Tranisioren führen würde. Durch die Diode wird eine zu starke Vorspannung der Trans.storen und damit ein zu starker Stromfluß verhindert. Die Dioden wirken Ji/ derart zusammen, daß sie den durch die Erfindung beabsichtigten weitgehenden Schutz der Transistoren vor einer Überbelastung gewährleisten. Der Stand der Technik enthält keinerlei Hinweis auf die vorstehend erläuterte Verwendung von Dioden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen elektronischen Zündschaltung.

Der Stromlieferungsteil ist im unteren Teil der Zeichnung unterhalb der gestrichelten Linie dargestellt und hat zwei mit 1 und 2 bezeichnete Anschlußklemmen, die sich an eine Niederspannungs-Gleichstromquelle anschließen lassen, beispielsweise an eine Akkumulatorenbatterie, wie sie in jedem Kraftfahrzeug angetroffen wird. Die Anschlußklemme 1 liegt am positiven Pol der

Akkumulatorenbatterie.

Der Stromkreis mit kapazitiver Entladung ist im oberen Teil der Zeichnung oberhalb der gestrichelten Linie dargestellt; die Klemmen 3 und 4 sind mit der Zündspule verbunden, die selbst nicht dargestellt ist.

Der Stromlieferungsteil enthält eine an zwei Transistoren 71 und 72 angeschlossene Primärwicklung 5 und eine Rvickkopplungswicklung 6, die eine Schwingungsanfachung bewirkt, wodurch in der Sekundärwicklung 7 eine Wechselspannung entsteht, die mittels einer Brücke aus vier Dioden Dl, D2, D3 und D4 gleichgerichtet wird und die Aufladung eines Kondensators Ci des Stromkreises für kapazitive Entladung besorgt. Im Stromlieferungsteil wird die Polarisierung an der Basis der Transistoren 71 und 72 von zwei Widerständen R 1 und R 2 und einem Kondensator Ci mittels einer Rückkopplungswicklung 6 des Transformators vorgenommen. Zwischen dem positiven Pol der Akkumulatorenbatterie und der Wicklung 5 liegt ein Widerstand R 3, dem zwei Dioden D 5 bzw. D6 parallel

geschaltet sind.

Die sich aus den Schaltelementen R 3, D5 und D6 zusammensetzende Gruppe unterstützt die aus den Elementen Ri, R 2, Ci bestehende Gruppe, sobald die Diode SCR durchgeschaltet ist, um die Stromaufnahme des Stromlieferungsteils herabzusetzen und auf etwa 70 bis 100 mA zu halten; man vermeidet dadurch eine zu starke Stromaufnahme des Stromlieferungsteils während er kurzgeschlossen ist. Man vermeidet somit eine Überhitzung im Stromkreis, insbesondere der Transistoren 71 und 73 und ein Durchbrennen des

Transformators.

Der Stromkreis des Stromlieferungsteils enthält ferner einen Filterkondensator C2, feiner eine Diode D 7 zwischen der Plusklemme 1 und der Gruppe für die Basissteuerung der Transistoren 71 und 72, die aus den Widerständen R 1 und R 2 und dem Kondensator C1

besteht.

Die Diode D 7 bewirkt bei hohen Temperaturen eine bessere Leistung der Transistoren 71 und 72. Wenn im Stromkreis die Temperatur zu sehr ansteigt, z. B. 8O⁰C übersteigt, so sorgt die Diode D 7 für die Beibehaltung J er Arbeits-Charakteristiken im Stromkreis. Beim Ansteigen der Temperatur verringert nämlich die Diode D 7 ihren Widerstand in dem Augenblick, in dem die Diode SCR gesperrt ist und sorgt dafür, damit zu den Basen der Transistoren 71 und 72 bei ansteigender Temperatur eine steigende Spannung geliefert wird. Auf diese Weise verringert sich der Strom durch die Transistoren 71 und 72 und verhindert eine nachteilige Überhitzung. Die Diode D 7 ist dann wesentlich, wenn der Stromkreis bei sehr hohen Temperaturen, bei sehr

hoher Entladefrequenz und großer Stromaufnahmen in Betrieb genommen wird.

Der Stromkreis mit kapazitiver Entladung, wie er im oberen Teil der Zeichnung dargestellt ist, hat die Aufgabe, die vom Stromlieferungsteil aufgenommene und vom Kondensator C3 gespeicherte Energie über die Klemmen 3 und 4 der Zündspule zuzuführen. Diese Entladung erfolgt über die gesteuerte Diode SCR, die bis zur Mitte der Aufladung des Stromlieferungsteils negativ vorgespannt ist Die Steuerung der Diode SCR erfolgt mittels zweier Widerstände A4 und RS und eines Kondensators CA.

Der Steuerungsimpuls zur Diode SCR wird durch die Induktivität einer zwischen dem Pluspol und Masse G eingeschalteten Spule durch die Unterbrecherkontakte 8 der elektrischen Stromversorgungsanlage erhalten.

Der durch die Unterbrecherkontakte 8 und durch die Spule L erzeugte Impuls geht durch die Gruppe eines Widerstandes R 6, einer Diode DS und eines Kondensators C5 und schaltet die Diode SCR durch und bewirkt die Entladung des Kondensators C3.

Die Sperrung der Diode SCR erfolgt augenblicklich mit dem Aufhören des Spulenimpulses L: Die Sperrgeschwindigkeit ist stark von der Vorspannung der Steuerelektrode der Diode SCR abhängig.

Der Stromkreis umfaßt daher einen Widerstand R 7 und einen Kondensator Cb, welche die Niederspannung für die Vorspannung der Diode SCR und für die Speisung der Spule L trennen. Der Stromkreis umfaßt auch einen Kondensator C 7 und einen Widerstand RS, die, in Serie geschaltet, die Aufgabe haben, die Überspannungsspitzen zu reduzieren, die in der Zündspule bei der Entladung des Kondensators C3 auftreten, um dadurch eine Beschädigung der Diode SCR zu verhindern: gleichzeitig wird die Wideraufladung des Kondensators C3 durch die Dioden Dl, D2, D 3, DA gefördert. Der Stromkreis für eine kapazitive Entladung enthält auch einen Widerstand R 9.

Sobald der Speisestromkreis zum Stromlieferungsteil angeschlossen ist, z. B. an die Anschlußklemmen 1 und 2 der Akkumulatorenbatterie, dann gelangt diese Spannung zum Transformator, zur Gruppe der Elemente Ri, R 2 und des Kondensators Cl, und durch die Primärwicklung 5 des Transformators zu den Transistoren Ti und T2, geht sodann durch die Gruppe der Elemente DS, DS und R3 und läßt den Stromlieferungsteil anschwingen, so daß am Ausgang des Gleichrichters Di, D2, DA, die zur Aufladung des

Kondensators C3 erforderliche Spannung auftritt.

Sobald sich die Unterbrecherkontakte öffnen und schließen, entsteht ein Impuls, der die Diode SCR steuert und somit die Entladung des Kondensators C3 auf die Zündspule bewirkt Wenn die Speisespannung an den Anschlußklemmen 1 und 2 12 V beträgt und Germaniumtransistoren Ti und T2 verwendet werden, soll der Widerstand R 3 3 bis 8 Ohm, vorzugsweise zwischen 5 bis 6 Ohm haben, wobei der Widerstand R 3 anstelle von den in zwei Dioden D 5 und D 6 auch durch drei oder mehr Dioden überbrückt werden kann.

Das Windungsverhältnis der Primärwicklung 5 und der Rückkopplungswicklung 6 des Transformators liegt etwa zwischen 1,6:1 und 2,7 :1, und vorzugsweise zwischen 2:1 bis 2,1 :1. Der Widerstand R 2 hat einen Wert zwischen 22 und 56 Ohm, vorzugsweise etwa 33 Ohm, während der Widerstand R1 einen Wert von etwa 600 bis 1200 Ohm, vorzugsweise 820 Ohm hat. Der Kondensator C2 hat einen Wert von 1 bis 8 Mikrofarad, vorzugsweise 3 bis 5 Mikrofarad. Diese Werte gelten für 12 V. Wenn die Eiementengruppe DS, D6, R3 eingebaut ist kann die gewünschte hohe Leistung auch unter den schwierigsten Betriebsbedingungen und bei hohen Raumtemperaturen erhalten werden.

Die Induktanz der Spule L, die nur wesentlich ist wenn der Motor mit einem elektronischen Drehzahlmesser ausgerüstet ist ist jedoch auf jeden Fall nützlich, um der Diode SCR eine starke negative Vorspannung zu verleihen. Die Induktivität liegt zwischen 70 und 28OmH, beträgt vorzugsweise etwa 18OmH, und die Spule besitzt vorzugsweise eine Wabenwicklung.

Der Wert des Widerstandes Ä8 liegt zwischen 200 und 800 Ohm, beträgt vorzugsweise 470 Ohm, der Wert des Kondensators Cl liegt zwischen 8000 und 30 000 pF und beträgt vorzugsweise 22 000 pF.

Die Diode SCR wird durch die Widerstände RA und R 5 vorzugsweise stark negativ vorgespannt wobei die Vorspannung der Hälfte der an den Stromlieferungsteil angelegten Spannung entspricht

Bei 12 V an den Klemmen 1 und 2 und Silizium — Transistoren Ti und T2 hat der Widerstand A3 einen Wert zwischen ungefähr 0,05 und 8 Ohm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 6 Ohm, während die Werte der beiden Widerstände R i und Λ 2 zwischen 200 und 1200 Ohm, bzw. zwischen IQ und 56 Ohm, vorzugsweise zwischen 300 und 800 Ohm bzw. zwischen 15 und 33 Ohm liegen sollen. Die Induktivität der Spule L soll 20 bis 28OmH, vorzugsweise 70 bis 180 mH betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

si Patentansprüche:

1. Elektronische Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine mit einem elektronischen Stromlieferungsteil, der einen Transformator mit Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklung aufweist, und der an einen Stromkreis mit kapazitiver Entladung angeschlossen ist, der seinerseits mit der Zündspule verbunden ist, wobei der Stromlieferungsteil an eine Gleichspannungsqueüe angeschlossen ist, die auch einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen und einen dem unteren Widerstand parallel geschalteten Kondensator speist, von welchem Spannungsteiler die Basisvorspannung der Transistoren im Stromlieferungsteil abgenommen wird, und mit einem in die vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle zum Stromlieferungsteil führende Leitung geschalteten niederohmigen Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß bei Werten für den oberen Widerstand (R 2) des Spannungsteilers zwischen 10 und 56 Ohm, für den unteren Widerstand (R 1) des Spannungsteilers zwischen 200 und 1200 Ohm, für den diesem parallel geschalteten Kondensator (C ¹I) zwischen 1 und 8 Mikrofarad, für den in die vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle zum Stromlieferungsteil führende Leitung geschalteten niederohmigen Widerstand (R 3) von 0,05 bis 8 Ohm und für das Windungsverhältnis der Primärwicklung (5) zur Rückkopplungswicklung (6) des Transformators im Stromlieferungsteil zwischen 1,6 :1 und 2,7 :1 dem niederohmigen Widerstand (R 3) wenigstens eine in Stromflußrichtung gepolte Diode (D 5, D 6) und dem oberen Widerstand (R 2) des Spannungsteilers eine weitere in Stromflußrichtung gepolte Diode (DT) parallel geschaltet ist.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Leitung zum Stromlieferungsteil geschaltete niederohmige Widerstand (R 3) einen Widerstandswert zwischen 0,1 und 6 Ohm hat, das Windungsverhältnis der Primärwicklung (5) zur Rückkopplungswicklung (6) im Stromlieferungsteil 2:1 bis 2,1 :1 beträgt, der obere Widerstand (R 2) des Spannungsteilers einen Widerstandswert zwischen 15 und 33 Ohm aufweist, der untere Widerstand (R I) einen Widerstandswert zwischen 300 und 800 Ohm hat und der dem unteren Widerstand (R 1) parallel geschaltete Kondensator (C 1) eine Kapazität von 3 bis 5 Mikrofarad aufweist.