DE2329917A1

DE2329917A1 - Zuendsystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2329917A1
Application number: DE2329917A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Brungsberg
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1973-06-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: CH573049A5; US3901205A; IT1046648B; JPS5048331A; GB1453668A; FR2233504A2

Description

Mp-Nr. 861/73 5. Juni 1973

Zündsystem für Brennkraftmaschinen (Zusatz zu Patent ..)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens einem Halbleiterschaltelemenr. mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit des Ladestroms die durch die Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt.

Nach dem Hauptpatent .......... (? 23 03 087-7-33) wurde zur Konstanthaltung der Zündenergie und der Sekundärspannung auch bei kleiner Batteriespannung über den gesamten Drehzahlbereich eine Anordnung geschaffen, bei der ein mit der Primärwicklung und einem Stromgegenkopplungswiderst snd in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Wicklungsende und mit seinem Emitter mit dem Stromgegenkopplungswiderstand verbundener ^Hauptsteuer-Transistor über seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist _f dessen Emitter an dem einen Pol der Gleichstromquelle liegt,

.Mit dieser Anordnung ist eine L<j3estrom-Stabilisierung erreicht, Infolge von Kennlinienveränderungen, Verstärkungsschwankungen und Bauteiltoleranzen ist die Stabilisierungwirkung jedoch begrenzt. Bei Bordnetzspannungsäiiderungen von - 30 % können noch Stromschwankungen bis etwa — 10 J^ auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Stromschwankungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren, weiterhin eine Kalt start anhebung zu ermöglichen, den Stillstandsstrom nach einer gewissen Zeit

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abzuschalten und einen Verpolungsschutz gegen Zerstörung der Halbleiter bei unsachgemäßem Anschluß zu erhalten.

Die Aufgabe wird ausgehend vom Zündsystem des Hauptpatentes dadurch gelöst, daS gemäß der Erfindung zunächst für die günstigere Ladestromstabilisierung eine zusätzliche Verostärkungsstufe derart angeordnet ist, daß der Kollektor eines weiteren Steuer-Transistors mit dem Kollektor eines VorTransistors und sein Emitter einerseits über einen Widerstand mit dem Unterbrecher und andererseits mit der Kathode einer Diode verbunden ist, die mit ihrer Anode am Emitter des mit einem Stromgegenlcopplungswiäerstand und dem Minuspol der Gleichstromquelle verbundenen Leistungs-Transistors liegt., und daß der weitere Steuer-Transistor mit seiner Basis über einen Widerstand an einem Spannungsleit^r aus einer Z-Diode und einem Widerstand liegt und andererseits über den temperaturabhängigen Widerstandtand den Unterbrecher mit dem Minuspol der Gleichstromquelle verbunden ist.

Zum Zwecke einer Stromanhebung für den Kaltstart sieht die Erfindung außerdem vor, daß ein Widerstand mit negativem Temperaturkieffizienten einerseits mit der Basis des weiteren Steuer-Transistors und andererseits mit dem Unterbrecher verbunden ist.

Weiterhin sieht die Erfindung zum Zwecke einer Stromabschaltung beim Stillstand des Motors vor, daß der Vortransistor über seinen Emitter mit der Basis eines Treibertransistors für den Leistungstransistor verbunden ist,und daß seine Basis über einen Widerstand einerseits über einen Kondensator an einem Spannungsteiler aus Z-^Diode und Widerstand liegt und andererseits über eine Diode mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbanden ist.

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Schließlich sieht die Erfindung als Verpolungsschutz vor,
daß ein Gleichrichter mit seiner Anode mit dem Pluspol der
Gleichstrom-Quelle und mit seiner Kathode mit einem Verbindungspunkt der weiteren Schaltung verbunden ist, der seinerseits mit dem Widerständler Diode,dem Emitter des Treiber-Transistors und der Primärwicklung der Zündspule verbunden
1st.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem
Ausführungsbeispiel anhand einer Schaltungsskizze dargestellt,

Zwecke einer gegenüber dem Zündsystem nach dem Hauptpatent ,

i günstigeren Ladestromstabilisierung ist eine zusätzliche j Verstärkungsstufe in den Regelkreis für den Ladestrom einge- [ baut. . . . i

Die Verstärkungsstufe besteht itn wesentlichen aus dem Steuer- | Transistor 55 und asm Widerstand 57. j

Bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 fließt vom Pluspol \ der Gleichstromquelle 2 ein Strom über den Spannungsteiler
aus Widerstand 19 und Z-Diode 4o. Die von der Z-Diode stabi- -J lisierte Spannung liegt an einem weiteren Spannungsteiler ! aus Pestwiderstand 59 und temperaturabhängigen Widerstand 58.
Die Sollwertspannung für den Regelkreis des Ladestroms wird
zwischen den beiden Widerständen 59 und 58 abgenommen und ; der Basis 55b des Steuer-Transistors 55 zugeführt. Solange i die Istwertsapannung am Stromgegenkopplungs-Wlderstand 8 ί kleiner als die Sollwertspannung bleibt, ist der Steuer-Transistor 55 voll geöffnet, Erreicht die Istwertspannung ungefähr den Wert der ^sollwertspannung,so regelt sich der Ladestrom auf den vorgegebenen Wert.

Auf diese Weise gelingt es, bei Bordnetzspannungen von ί 50 %
die Lade Stromschwankungen in der Größenordnung von 2 - 5 <£

zuhalten. __~A-r

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Diese zusätzliche Verstärkerstufe zur Ladestromstabilisierung ermöglicht es auch, in der Startphase die Zündenergie wirksam anzuheben. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannung der Z-Diode 40 am Spannungsteiler ( Widerstand 39 und temperaturabhängiger Widerstand 38) unterteilt ist und der Widerstand 38 mit negativemTemperaturkoefficienten auf die Referenzspannung für die Basis 35b des Steuer-transistors 35 einwirkt. Bei Kaltstart hat der Widerstand 38 einen hohen Widerstandswert, was gleichbedeutend ist mit einer hohen Sollwertspannung für den Steuer-Transistor 35. pie entsprechende IstwerIspannung am Stromgegenkopplungswiderstand 8 muß auf eine verhältnisgleiche Höhe steigen, was aber nur über einen höheren Ladestrom möglich ist. Bei steigenden Betriebstemperaturen sinkt der Widerstand von 38 und somit auch der Ladestrom. Im temperaturbereich des Gehäuses von minus 40° C bis plus 110° C ändert sich der Ladestrom um etwa 20 %.

Während im Hauptpatent eine unzulässige Erwärmung der Zündanlage durch einen Kaltleiter verhindert wird, ist nun eine weitere Verbesserung mit dieser Schaltungseinrichtung durch eine Anordnung vorgesehen, die bei stehendem Motor und geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 bereits nach kurzer Zeit (etwa nach 2-3 Sek.) den Ladestrom vollständig abschaltet. Dies wird bewerkstelligt durch den Vor-Transistor 30 in Verbindung mit dem Widerstand 31, dem Kondensator 33 und der Entladediode 32. Der Vor-Transistor 30 ist mit seinem Emitter 30d mit der Basis ¹Jb des Treiber-Transistors 4 und mit seinem Kollektor 3Oe mit dem Kollektor 35 c des Steuer-Transistors verbunden. Ferner ist der Vor-Transistor 30 mit seiner Basis 30b über den Widerstand 3I einerseits über einen Kondensator 33 mit der Kathode der Z-Diode 40 und andererseits mit der» Anode der Diode 32 verbunden, desses Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 2 liegt.

Die Stromabschaltung bei Stillstand wird folgendermaßen bewirkt:

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Beim Schließen des Unterbrecherkontaktes 1 ist der Kondensator 33 völlig entladen. Es fließt ein ausreichender Basis-Strom von 30b als Ladestrom in den Kondensator 33 und öffnet den Vor-Transistör 30 voll. Mit steigender Kondensatorladung verringert sich der Basisstrom und wird schließlich NuIIt Damit schließt auch der Vor-Transistor 30* und der Primärladestrotn der Zündspule 9 wird ebenfalls Null, da auch der Treiber-Transistor 4 mangels eines Basisstroms sperrt. Da dieser Vorgang langsam verläuft, tritt auf der Sekundärseite 9b der Zündspule 9 keine Hochspannung auf. Beim öffnen des Unterbrechers 1 entlädt sich der Kondensator 33 in kurzer Zeit über die Diode 32 und den Widerstand 19. |

Die Zeitkonstanten sind so abgestimmt, daß selbst im Anlaßbetrieb mit 60 Umdrehungen pro Minute die Stillstandsabschaltung ohne Einfluß ist. ;

Bei unsachgemäßem Anschluß, was z.B. bei einer Polverwechselung insbesondere beim Nachrüsten oder bei Reparaturen vorkommt, fallen' vor allem die Transistoren und Dioden durch Zerstörung aus. Um dies zu verhindern, ist nach der vorliegenden Schaltung ein Gleichrichter 29 zwischen dem Pluspol der Gleichstrom-Quelle 2 und der Zündspule 9 eingesetzt. Hierbei liegt der Gleichrichter 29 mit seiner Anode an dem Pluspol der Gleichstrom-Quelle und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt 41, an dem auch der Widerstand 19* die Diode 32, der Emitter 4a des Treiber-Transistors 4 und die Primärwicklung 9a der Zündspule 9 angeschlossen ist. Der Gleichrichter 29 bewirkt einen zeitlich unbegrenzten völligen Verpolungsschutz.

Analog zu der Schaltungsanordnung für das Zündsystem des Hauptpatents sind die Eingangskiemmen mit 17 und 18 bezeichnet. Die strichpunktierten Linien 2θ sollen das Gehäuse für die elektronische Steuereinrichtung des Zündsystems darstellen.

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An der Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor 7c und dem einen Ende der Primärv/icklung 9a der Zündspule 9 ist über den Schutzwiderstand 16 ein Drehzahlmesser 24 angeschlossen; zwischen der Basis fb und dem-Emitter 7a des Leistungs-Transistors 7 ist außerdem ein Kopplungsviiderstand 20 angeordnet.

Parallel zum Leistungs-Transistor 7 und zum Stromgegenkopp~ lungswiderstand 8 liegt ein Kondensator 34, welcher zum Schutz des Leistungs-Trancistors 7 dient.

Die von der Sekundärwicklung 9b an die Zündkerzen 21 abgegebene Energie wird über die Funkenstrecke 22 im Zündverteiler und über die Störschutzwiderstände 25 und 26 geleitet. Parallel zur Zündstrecke liegt ein Nebenschlußwiderstand 23 und die Leitungskapazität 27.

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Claims

Pat ent an Sprüche ;

Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens einem Halbleiter-Schaltelement mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen des Unterbrechers und somit des Ladestroms die durch die Primärwicklung gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung ausreichende Zündspannung erzeugt und wobei ein mit der Primärwicklung und einem Stromgegenkopplungs-Widerstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Wicklungsende und mit seinem Emitter mit dem Stromgegenkopplungs-Widerstand verbundener HauptSteuer-Transistor über seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitterjan dem einen Pol der Gleichstromquelle liegt, nach Patent ........... (Patent-Anmeldung P 23 0? 087. 7-53) dadurch gekennzeichnet/ daß zur Ladestromstabilisierung eine zusätzliche Verstärkungsstufe derart angeordnet ist, daß der Kollektor (35c) eines weiteren Steuer-Transistors (35) mit dem Kollektor (50c) eines Vor-Transistors (50) und sein Emitter (55a) einerseits über einen Widerstand (57) mit dem Unterbrecher (1) und andererseits mit der Kathode einer Diode (36) verbunden ist, die mit ihrer Anode an dem Emitter (7a)des mit einem Stromgegenkopplungswiderstand (8) und dem Minuspol der Gleichstromquelle (2) verbundener^Leistungs-Transistors (7) liegt, und daß der weitere Steuer-Transistor (55) mit seiner Basis (35b) über einen Widerstand (39) an einem Spannungsteiler aus einer Z-Diode (4o) und einem Widerstand (19) liegt und andererseits über den temperaturabhängigen Widerstand (38) und den Unterbrecher (1) mit dem Minuspol der Gleichstromquelle (2) verbunden ist.

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2.) Zündsystem nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kaltstartanhebung ein Widerstand (38) mit negativem Temperaturkoeffizienten einerseits mit der Basis (35t>) des weiteren Steuer-Transistors (35) und andercrseits mit dem Unterbrecher (1) verbunden ist»
3.) Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ssillstandsstromafcschaltung der Vor-Transistor (30) über seinen Emitter (30a) mit der Basis (4b) eines Treiber-Transistors (4) für den Leisfcungstransistor (7) verbunden ist und daß seine Bpsis (J>öd) über einen Widerstand (31) einerseits über einen Kondensator (33) an einem Spannungsteiler ausE-Diode (40) und Widerstand (19) liegt und andererseits über einebiode (32) mit dem Pluspol der Gleichstrom-Quelle (2.) verbunden ist.
4.) Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verpolungsschutz ein Gleichrichter (29) mit seiner Anode mit dem Pluspol der GlGichstrora-Quelle (2) und mit seiner Kathode mit einem Verbindungs~ purikt (4l) der weiteren Schaltung verbunden ist, der seinerseits mit dem Widerstand (19)* der Diode (32), dem Emitter (4a) des Treiber-Transistors (4) und der Primärwicklung (9a) der Zündspule (9) verbunden ist.
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