DE2329920A1 - Zuendsystem fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Zuendsystem fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
BROWN, BOVERI & CiE . AKTIENGESELLSCHAFT j ;: ;J
>
MANNHEIM BROWN (3OVFRl
Mp-Nr. 860/73 5. Juni 1973
Zündsystem für Brennkraftmaschinen
( Zusatz zu Patent )
(Patentanmeldung P 23 03 087.7-33)
Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher, einer Zündspule
und mindestens einem Halbleiterbauelement mit Vorwiderstand, wobei beim öffnen de» Unterbrechers und somit Unterbrechen des Ladestromes die in der Primärwicklung gespeicherte
Energie in der Sekundärwicklung eine zur Zündung genügende Zündspannung erzeugt.
7-33) wurde zur Konstanthaltung des Spulenstromes und damit der
Sekundärspannung auch bei kleiner Batteriespannung über den
gesamten Drehzahlbereich eine Anordnung geschaffen, bei der ein mit der Primärwicklung und einem Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen
Ende der Wicklung und mit seinem Emitter mit dem Stromgegenkopplungswiderstand verbundener Hauptsteuertransistor über
seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden
ist, dessen Emitter an dem einen Pol der Gleichstromquelle
jliegt.
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Mp-Nr. 860/73 - 2 - 5. Juni 1973
Mit dieser Anordnung wird eine Ladestrom-Stabilisierung erreicht,
deren Wirkung jedoch infolge von Kennlinienveränderungen, Bauteiletoleranzen und Verstärkungsschwankungen begrenzt
ist. Bei Bordnetzspannungsänderungen von - 30 % können noch Stromschwankungen bis etwa - 10 % auftreten.
j Aufgabe der Erfindung ist es, diese Stromschwankungen entweder j auf Null zu reduzieren, oder bei den geringsten Bordnetzspannungen
den höchsten Ladestrom und damit die höchste Zündspannung zu erreichen (automatische Kaltstartanhebung), weiterhin
den Stillstandstrom nach einer bestimmten Zeit abzuschalten und einen Verpolungsschutz gegen Zerstörung der Halbleiter
bei unsachgemäßem Anschluß zu erhalten.
Die Aufgabe wird ausgehend vom Hauptpatent dadurch gelöst, daß
gemäß der Erfindung sowohl für die bessere Ladestromstabilisierung
als auch für eine Ladestrom-Invertierung eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwertspannung derart angeordnet
ist, daß ein Regeltransistor mit seinem Kollektor einerseits mit der Basis eines weiteren Steuertransistors, dessen Kollektor
seinerseits mit dem Kollektor eines Vortransistors und mit seinem Emitter erstens über einen Widerstand mit dem Unterbrecher
und dem Emitter des Regeltransistors und zweitens mit der Kathode einer Diode verbunden ist, die mit ihrer Anode
sowohl am Emitter des Leistungstransistors als auch am Strom-
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. Mp-Nr. 860/73 - 3 - 5. Juni 1973
gegenkopplungswiderstand, der mit dem Minuspol der Gleichstromquelle verbunden ist, liegt, und andererseits über einen
Widerstand und einer Z-Diode an seine eigene Basis gekoppelt ist, und daß der weitere Steuertransistor mit seiner Basis
einerseits über einen Widerstand und einen weiteren Widerstand mit dem Pluspol der Gleichstromquelle und andererseits Über
einen Widerstand und einen temperaturabhängigen Widerstand und gleichfalls über einen Dämpfungskondensator über einen
Widerstand mit dem Emitter,des Regeltransistors und dem Unterbrecher verbunden ist.
: Außer der automatischen Kaltstartanhebung sieht die Erfindung
eine weitere Kaltstartanhebung derart vor, daß ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten einerseits über einen
Widerstand mit der Basis des weiteren Steuertransistors und andererseits alt dem Emitter des weiteren Steuertransistors
und der Kathode der Diode verbunden ist·
Weiterhin sieht die Erfindung BU» Zwecke einer Stillstandest romab schaltung des Motors bei geschlossenem Unterbrecherkontakt vor, daß der Vortranslstor mit seinem Emitter mit der
Basis des Treibertransistors tür den Hauptsteuertranslstor und
mit seinem Kollektor mit dem Kollektor des weiteren Steuertransistor verbunden 1st, und daß er mit seiner Basis Über
einen Widerstand einerseits über einen Kondensator an einem
409882/0805
Mp-Nr. 860/73 - 4 - 5. Juni 1973
Spannungsteiler aus Z-Diode, Regeltransistor und Widerstand,
und andererseits mit der Anode einer Diode, deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle liegt, verbunden ist.
Schließlich sieht die Erfindung als Verpοlungsschutz vor, daß
ein Gleichrichter mit seiner Anode mit dem Pluspol der Gleichstromquelle
und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt liegt, der seinerseits mit dem Widerstand, der Diode, dem
Emitter des Treibertransistors und der Primärwicklung der Zündspule verbunden ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer Schaltungsskizze in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Zum Zwecke einer gegenüber dem Zündsystem nach dem Hauptpatent vollkommenen Ladestromstabilisierung oder Ladestromabnahme
bei steigender Bordnetzspannung ist eine zusätzliche Verstärkungsstufe
in den Regelkreis für den Ladestrom und eine weitere Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwertspannung
für den Regler eingebaut.
Die Steuerung der Sollwertspannung für den Regler besteht im
wesentlichen aus dem Transistor 48der Z-Diode 47 und dem Widerstand 46.
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Mp-Nr. .860/73 - 5 - 5. Juni 1973
Bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 fließt vom Pluspol der Gleichstromquelle 2 ein Strom über den Spannungsteiler
aus Widerstand 19, Z-Diode 47 und Basis 48b - Emitterstrecke
48a des Regeltransistors 48. Damit wird der Transistor 48 entsprechend seinem Basisstrom geöffnet, wodurch sein Kollektorpotential
einen bestimmten Wert erreicht. Diese Spannung steht als Sollwertspannung für den Regelkreis des Ladestromes
an der Basis des Transistors 35 an. Solange nun die Istwertspannung am Stromgegenkopplungswiderstand 8 kleiner als die
Sollwertspannung bleibt, ist Transistor 35 voll geöffnet. Erreicht die Istwertspannung annähernd den Wert der Sollwertspannung,
so. regelt sich der Ladestrom auf die vorbestimmte Größe.
Die oben aufgeführten Betrachtungen bezogen sich auf eine feste Bordnetzspannung.
Wird nun die Bordnetzspannung erhöht, fließt über die Basis Emitter-Strecke
des Regeltransistors 48 ein höherer Strom. Der Transistor wird mehr geöffnet, wodurch sein Kollektorpotential
vermindert wird. Damit wird auch die Sollwertspannung an der
Basis 35b vom Transistor 35 vermindert, wodurch eine Verringerung des Ladestromes erreicht wird.
- 6 -409882/0505
Mp-Nr. 860/73 - 6 - 5. Juni 1973
So gelingt es, bei Bordnetzspannungserhöhungen von 100 % den
Ladestrom entweder konstant zu halten oder "beliebig zu vermindern.
Obwohl in dieser Schaltung eine automatische Kaltstartanhebung gegeben ist (bei 8 V Bordnetzspannung Maximalstrom, bei 16 V
Bordnetzspannung Minimalstrom), wurde eine zusätzliche Anordnung angebracht, in der Startphase die Zündenergie wirksam
anzuheben. Dies wird dadurch erreicht, daß Soll- und Istwertspannung über eine Reihenschaltung von Widerstand 43 und
temperaturabhängigen Widerstand 38 parallel zur Basis 35b -
j Emitterstrecke 35a des Transistors 35 gekoppelt werden. Bei
Kaltstart hat der Widerstand 38 einen hohen Widerstandswert,
' wodurch über die Reihenschaltung der Widerstände 38 und 43
• kein Strom fließt und somit kein Potentialausgleich entstehen
; kann, was gleichbedeutend mit einer hohen Sollwertspannung für
: den Steuertransistor 35 ist. Bei steigenden Betriebstemperaturen
sinkt der Widerstand von 38 und somit auch das Basispotential des Steuertransistors 35, was ein Vermindern des
Ladestromes zur Folge hat. Im Temperaturbereich des Gehäuses von - 400C bis + 11O°c vermindert sich der Ladestrom um etwa
Während beim Hauptpatent eine unzulässige Erwärmung der Zündanlage
durch einen Kaltleiter verhindert wird, ist nun eine weitere Verbesserung mit dieser Schaltungseinrichtung - 7 -
409882/050$
Mp-Nr. 860/73 - 7 - 5. Juni 1973
durch eine Anordnung vorgesehen, die bei stehendem Motor und geschlossenem Unterbrecherkontakt 1 bereits nach kurzer Zeit
(etwa 2-3 Sekunden) den Ladestrom vollständig abschaltet. Dies wird erreicht durch den Vortransistor 30 ii Verbindung mit dem
Widerstand 31» dem Kondensator 33 und der Entladediode 32. Der
Vortransistor 30 ist mit seinem Emitter 30 mit der Basis 4b des Treibertransistor 4 und mit seinem Kollektor 30c mit dem
Kollektor 35c des Steuertransistors 35 verbunden. Weiterhin ist der Vortransistor 30 mit seiner Basis 30b über den Widerstand
31 einerseits über einen Kondensator 33 mit der Kathode
der Z-Diode 47 und andererseits mit der Anode der Diode 32 verbunden, deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 2 liegt.
Die Stromabschaltung bei Stillstand geht folgendermaßen vor sich:
Beim Schließen des Ünterbrecherkontaktes 1 ist der Kondensator
33 völlig entladen. Es fließt ein ausreichender Basisstrom des Transistors 30 als Ladestrom in den Kondensator 33 und öffnet
den Vortransistor 30 voll. Mit steigender Kondensatorladung
verringert sich der Basisstrom und wird schließlich Null. Damit sperrt auch der Vortransistor 30 und der primäre Spulenstrom
wird ebenfalls Null. Da dieser Vorgang langsam verläuft, tritt auf der Sekundärseite 9b der Zündspule 9 keine Hochspannung auf.
A09882/050&
Mp-Nr. 860/73 _ 8 - 5. Juni 1973
Beim Öffnen des Unterbrecherkontaktes 1 entlädt sich der
Kondensator 33 in kurzer Zeit über Diode 32 und Widerstand
Die Zeitkonstanten sind so gewählt, daß bei Anlaßdrehzahien von 60 Umdrehungen je Minute kein Einfluß auf den Ladestrom
gegeben ist.
Weiterhin können bei unsachgemäßem Anschluß (Polverwechslung im Nachrüst- und Reparaturgeschäft) Dioden und Transistoren
beschädigt werden. Um dies zu verhindern, ist nach der vorliegenden
Schaltung ein Gleichrichter 29 zwischen dem Pluspol der Gleichstromquelle und der übrigen Schaltung eingesetzt.
Er liegt mit seiner Anode am Pluspol der Gleichstromquelle 2 und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt 41, am Widerstand
13, der Kathode der Diode 32, am Emitter 4a des Steuertransistors 4 und der Primärwicklung 9a der Zündspule 9. Ein
zeitlich unbegrenzter Verpolungsschutz ist damit durch Gleichrichter
29 gegeben.
An der Verbindungsleitung zwischer» den Kollektor 7c und dem
einen Ende der Primärwicklung 9a der Zündspule 9 ist über einen Vorwiderstand 16 ein Drehzahlmesser 24 angeschlossen.
Außerdem liegt parallel zur Basis 7b - Emitterstrecke 7a des Leistungstransistors 7 ein Kopplungswiderstand 8.
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Mp-Nr. 860/73 · - 9 - 5. Juni 1973
Parallel zur Reihenschaltung aus Leistungstransistor 7 und
Stromgegenkopplungswiderstand 8 ist ein Schutzkondensator für den Leistungstransistor angeordnet.
Analog zu der Schaltungsanordnung für das Zündsystem des
Hauptpatents sind die Eingangskiemmen mit 17 und 18 bezeichnet,
Die strichpunktierte Linie 28 soll das Gehäuse für die elektronische Steuereinrichtung des Zündsystems darstellen.
Weiterhin liegt parallel zur Basis-03m.ittej.--Strecke des Transistors
35 der Kondensator 45 zur Stabilisierung der Stromregelung .
Die von der Sekundärwicklung 3b der Zündspule an die Zündkerzen 21 abgegebene Energie wird über die Funkenstrecke 22
im Zündverteiler und über die Störschutzwiderstände 25 und geleitet. Parallel zur Zündstrecke sind ein Nebenschlußwiderstand
23 und die Leitungskapazität 27 angeordnet.
409882/0505
Claims (5)
- Mp-Nr. 860/73 - 10 - 5. Juni 1973,Patentansprüche\( 1.))Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Gleichstromquelle, einem Unterbrecher und einer Zündspule und mindestens ι einem Halbleiter-Schaltelement mit Vorwiderstand., wobei ι beim Öffnen des Unterbrechers und somit Unterbrechen desLadestromes die in der Primärwicklung gespeicherte Energie j in der Sekundärwicklung eine ausreichende Zündspannungerzeugt, und wobei ein mit der Primärwicklung und einem' Stromgegenkopplungswiderstand in Reihe liegender und mit seinem Kollektor mit dem einen Wicklungsende und mit seinem < Emitter mit dem Stromgegenkopplungswiderstand verbundener Hauptsteuertransistor über seine Basis mit dem Kollektor eines Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitter an dem einen Pol der Gleichstromqulle liegt, nach Patent(Patentanmeldung P 23 03 087.7-33)» dadurch gekennzeichnet, daß zur Ladestrom-Stabilisierung und zur Ladestrom-Invertierung eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Sollwert- - spannung derart angeordnet ist, daß ein Regeltransistor (48) mit seinem Kollektor (48c) einerseits mit der Basis (35b) eines weiteren Steuertransistcrs (35), dessen Kollektor (35c) seinerseits mit -em Kollektor (30c) eines Vortransistors (30) und mit seinem Emitter (35a) erstens über einen Widerstand (37) mit dem Unterbrecher (1) und dem Emitter (48a) des Regeltransistors (48) und zweitens mit- 11 -409882/0505Mp-Nr. 860/73 - 11 - 5. Juni 1973der Kathode einer Diode (36) verbunden ist, die mit ihrer Anode sowohl an dem Emitter (7a) des Leistungstransistors (7) als auch am Gegenkopplungswiderstand (8), der mit dem Minuspol der Gleichstromquelle (2) verbunden ist, liegt, und andererseits über einen Widerstand (46) und eine Z-Diode (47) an seine eigene Basis (48b) gekoppelt ist, und daß der weitere Steuertransistor (35) mit seiner Basis (35b) einerseits über einen Widerstand (46) und über einen weiteren Widerstand (19) mit dem Pluspol der Gleichstromquelle (2) und andererseits über einen Widerstand (43) und einen temperaturabhängigen Widerstand (38) und gleichfalls über einen Dämpfungskondensator (45) über einen Widerstand (37) mit dem Emitter (48a) des Regeltransistors (48) und dem unterbrecher (1) verbunden ist.
- 2.) Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Kaltstartanhebung eine weitere Kaltstartanhebung derart angeordnet ist, daß ein Widerstand (38) mit negativem Temperaturkoeffizienten einerseits über einen Widerstand (43) mit der Basis (35b) des weiteren Steuertransistors (35) und andererseits mit dem Emitter (35a) des weiteren Steuertransistors (35) und; der Kathode der Diode (36) verbunden ist.- 12 -409882/OSOSMp-Nr. 860/73 - 12 - 5. Juni 1973
- 3.) Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daR zur Stillstandsstromabschaltung der Vortransistor (30) mit seinem Emitter (30a) mit der Basis (46) des Treibertransistors (4) und mit seinem Kollektor (30c) mit dem Kollektor (35c) des weiteren Steuertransistors (35) verbunden ist, und daß er mit seiner Basis (30b) über einen Widerstand (31) einerseits über einen Kondensator (33) i*iit dem Spannungsteiler aus Widerstand (19), Z-Diode (47) und Regeltransistor (48) sowie andererseits mit der Anode einer Diode (32), deren Kathode an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle (2) liegt, verbunden ist.
- 4.) Zündsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet^ daß zum Verpolungsschutz ein Gleichrichter (29) mit seiner Anode mit dem Pluspol der Gleichstromquelle (2) und mit seiner Kathode an einem Verbindungspunkt (41) liegt, der seinerseits mit dem Widerstand (19), der Diode (32), dem Emitter (4a) des Treibertransistors (4) und der Primärwicklung (9a) der Zündspule (3) verbunden ist.
- Λ03882/0505
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