DE2355213A1 - Unterbrechergesteuerte transistorzuendanlage fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Unterbrechergesteuerte transistorzuendanlage fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
SIEMENSAKTIENGESELLSCHAi1T Erlangen,
Berlin und München "_.-■■"■" Werner-VOn-Siemens-Str.
73/4072 m/sie
Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage
für eine Brennkraftmaschine mit zeitgesteuerter Aufladung einer Zündspule. -
Eine derartige Transistor-Zündanlage ist aus Seite 675 aus
"Designer's Handbook - Solid State Power CircuitsIT ~, Technical
Series SP 52, 1971» RCA bekannt. In dieser bekannten. Transistor-Zündanlage
ist die Einschaltzeit des in der Leistungsstufe befindlichen Schalttransistors für die Zündspule und
damit auch die Aufladungszeit der Zündspule in erster Linie zur Verminderung der Verlustleistung des Schalttransistors
eine Punktion der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Bei dieser Anlage ist jedoch die Verlustleistung sowohl der die Zündspule ansteuernden Leistungsstufe als auch der Zündspule
selbst nicht auf einen optimal geringen Wert herabgedrückt. :
Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde>
eine unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage mit optimal geringer Verlustleistung
der die Zündspule ansteuernden Leistungsstufβ
und der Zündspule zu schaffen, bei der die Zündspule trotzdem mit so viel Energie aufgeladen wird, wie für einen einwandfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist..
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine unterbrechergesteuerte
Transistor-Zündanlage der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß einer die Zündspule, ansteuernden
Leistungsstufe eineunterbrechergesteuörte Einrichtung
zugeordnet ist, die eine Aufladungszeit der Zündspule bis zu deren Entladung beim Zündvorgang:in der Brennkraftmaschine
bewirkt, die zumindest in einem Drehzahlbereich.
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der Brennkraftmaschine unabhängig oder wenigstens annähernd
-unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
Die Erfindung geht davon aus, daß eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Kolben- oder Drehkolbenmotor, einwandfrei
arbeitet, wenn die Zündspannung und damit die Zündfunkenenergie und die Zündfunkenbrenndauer bei allen Drehzahlen
des Arbeitsbereiches der Brennkraftmaschine die gleichen Werte haben. Die drehzahlunabhängige Aufladungszeit der Zündspule
bis zu deren Zündentladung kann so gewählt werden, daß die Zündspannung gerade die erforderliche Höhe hat, wodurch
unnötige Verlustleistung in der Zündspule und der Leistungsstufe vermieden wird.
Günstigerweise weist die der Leistungsstufe zugeordnete unterbrechergesteuerte
Einrichtung ein erstes Integrierglied auf, das über einen logischen Auswerter in Steuerabhängigkeit vom
Unterbrecher steht derart, daß dieses erste Integrierglied während eines ersten logischen Zustandes des Unterbrechers
eine erste zeitlich konstante Eingangsgröße und während des anschließenden zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers
eine zweite zeitlich konstante Eingangsgröße in entgegengesetztem Sinne wie die erste zeitlich konstante Eingangsgröße
integriert; der Ausgang des Integriergliedes liegt am Eingang eines Komparators, der ebenfalls in Steuerabhängigkeit von
einem logischen Auswerter steht und der während des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers einen Vergleich zwi-.sehen
der Ausgangsgröße dieses Integriergliedes und einer ebenfalls am Komparatoreingang liegenden zeitlich konstanten
Vergleichsgröße durchführt derart, daß der Komparator bei Gleichheit seiner beiden Eingangsgrößen an die die Zündspule
speisende Leistungsstufe der Transistor-Zündanlage ein bis zum Ende des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers
anstehendes logisches Steuersignal abgibt, dessen Signaldauer die Aufladungszeit der Zündspule bestimmt; die beiden zeitlich
konstanten Eingangsgrößen des ersten Integriergliedes sind so bemessen, daß die Aufladungszeit der Zündspule zumindest
in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine unab-
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hängig oder wenigstens annähernd "unabhängig von der- Sehaltfrequenz des Unterbrechers und damit von -der Drehzahl der
Brennkraftmaschine ist. Das Integrierglied kann z.B. ein
einen Operationsverstärker enthaltender Integrator oder ein als Tiefpaß geschaltetes RCWGrlied sein, dessen zn integrierende Eingangsgröße eine zeitlieh konstante elektrische Spannung ist. Dieses Integrierglied kann after auch ein Digitalzähler
sein, dessen zu integrierende bzw. zu summierende Eingangsgröße
aus einem.Taktgeber stammende Takte.(Impulse) sind,
die eine zeitlich konstante Taktfrequenz (Impulsfrequenz) haben.
Beim Komparator kann es sich um einen Analog- oder Digitalkomparator
handeln, d.h. im Falle des Integrators oder des RC-Gliedes sind die beiden Eingangsgrößen des Komparators d.h.
die Ausgangsgröße des Integriergliedes und die Vergleichsgröße zeitlich konstante Spannungen, während bei einem aus.
einem Digitalzähler, bestehenden Integrierglied diese Eingangsgrößen
digitale Worte' sind. .. . ."■·"."."
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Aüsführungsbexspiel näher erläutert:
Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen
Transistor-Zündanlage. ·
Figur 2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Transistor-Zündanlage
nach Figur 1 . - . . -...-..
Figur 3 zeigt den zu einer Transistor-Zündanlage entsprechend
Figur 1 gehörenden Verlauf der Zündspannung an der Sekundärwicklung
der Zündspule über der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Die unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine
Brennkraftmaschine nach Figur 1 weist einen Integrator 11
mit einem Operationsverstärker 11a auf. Der Ausgang des Operationsverstärkers·
11», der zugleich Integratorausgang ist, ist über einen Kondensator 11b mit dem invertierenden Eingang
des Operationsverstärkers 11a rückgekoppelt■» Parallel
zum Rückkopplungskondensator 11b liegt die laststrecke b
eines einen Schließer darstellenden Rückstellschaltelementes
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mit der Steuerstrecke B. Günstigerweise ist dieses Rückstellsehalteleinent
"beispielsweise ein 3?elaeff ekttransistor
oder ein anderer Halbleiterschalter. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11a ist ein ohmscher Widerstand
11e als Integratoreingang vorgeschaltet. Der andere,
nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 11a liegt an der Bezugsmasse.
Am Eingang des Integrators 11 liegt über die Laststrecke a
eines einen Wechselschalter darstellenden, günstigerweise aus einem Schaltkreis mit Halbleiterbauelementen bestehenden
Schaltelementes mit der Steuerstrecke A entweder eine Spannmngsquelle
5 mit der Pe st spannung OV oder eine Spannungsquelle 6 mi-fc der ϊ1© st spannung TJg. Bei der Spannungsquelle 5
liegt der positive Anschluß an der Bezugsmasse und der negative an der Laststrecke a und damit am Eingang des Integrators
11, bei der Spannungsquelle 6 liegt der negative Anschluß
an der Bezugsmasse und der positive Anschluß an der laststrecke a und damit am Eingang des Integrators 11.
Der Ausgang des Integrators 11 ist mit dem einen Eingang
eines Spannuhgskomparators 7 verbunden, dessen anderer Eingang an einer Spannungsquelle 8 mit der Pestspannung Ufl als
zeitlich konstanter Vergleichsgröße für den Spannungskomparator 7 liegt. Dieser Spannungskomparator 7 kann beispielsweise
einen Operationsverstärker 7a aufweisen, dessen nichtinvertierender
Eingang über einen ohmschen Widerstand 7b am Ausgang des Integrators 11 und über einen ohmschen Widerstand
7c am negativen Anschluß der Spannungsquelle 8 liegt, deren
positiver Anschluß an der Bezugsmasse liegt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7a ist über einen ohmschen
Vorsehaltwiderstand 7d an die Bezugsmasse gelegt. Parallel zu diesem Vorsehaltwiderstand 7d ist eine Festspannungsquelle
9 mit der Ausgangsspannung TJq über die Laststrecke
e eines Sehaltelements mit der Steuerstrecke G schaltbar.,
das günstigerweise z.B. aus einem Transistor oder aus einem Schaltkreis mit Halbleiterbauelementen besteht. Der
negative Anschluß dear Spannungsquelle 9 ist über diese Last—
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strecke c an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
7a schaltbar, während der positive Anschluß dieser Spannungsquelle 9 an der Bezugsmasse liegt. Das Schaltelement
mit der Laststrecke c und der Steuerstrecke C stellt einen Schließer dar.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 7a und damit der Ausgang
des Spannungskomparators 7 liegt über einen Vorschaltwiderstand
10a an der Basis des npn-Transistors 10b einer zur
Leistungsstufe 10 der Transistor-Zündanlage gehörenden Treiberstufe.
Der Emitter des Transistors 10b liegt an einer Minusleitung 20 (z.B. der Autokarosserie), während sein
Kollektor am Mittelabgriff des aus den in Serie geschalteten
ohmschen Widerständen 10d und 1Oe bestehenden Spannungsteilers
liegt, der mit einem Anschluß am ppsitiven Batterie-'
anschluß und mit dem anderen Anschluß an der "Minusleitung 20
und damit am negativen Battefieanschluß liegt. Die Basis
eines weiteren npn-Schalttransistors 1Of liegt ebenfalls am
Mittelabgriff des aus den beiden ohmschen-Widerständen 10d und 10e gebildeten Spannungsteilers. Ferner ist die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses Schalttransistors 1Öf in Serie mit der
Primärwicklung der Zündspule 10c geschaltet, die mit dem einen
Anschluß am positiven Batterieansehluß liegt. Der Emitter des Schalttransistors 10f liegt an der Minusleitung 20 und damit
auch am negativen Batterieansehluß. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke
des Schalttransistors 10f ist ein Schwingkreiskondensätor 10g geschaltet. Der eine Anschluß der Sekundärwicklung der Zündspule 10c ist in bekannter Weise über
einen nicht dargestellten Zündverteiler zu den Zündkerzen der
Brennkraftmaschine geführt. . ·
Die Steuerstrecken A, B und C stehen, über einen logischen
Auswerter 12 in Steuerabhängigkeit von einem Unterbrecher 13» der von der Welle des nicht dargestellten Zündverteilers betätigt
wird. Dieser Zündunterbrecher 13 kann ein Kontaktunterbrecher sein, es kann sich aber auch um einen kontaktlosen
Unterbrecher handeln, der beispielsweise aus einem Magnetfeldabhängigen
Widerstand besteht und von einem Magnetfeld
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angesteuert wird. Dieser Zündunterbrecher kann z.B. auch, eine
magnetfeldgesteuerte Induktionsspule oder ein lichtgesteuertes Halbleiterbauelement sein. Ein Kontakt des Zündunterbrechers
13 liegt an der Minusleitung 20, während der andere an der Basis eines npn-Schalttransistors 12a des logischen Auswerters
12 angeschlossen ist, die außerdem über einen ohmschen Yorschaltwiderstand 21 mit dem Pluspol einer Festspannungsquelle
14a, 14b verbunden ist. Der negative Anschluß dieser
Pestspannungsquelle 14a, 14b und der Emitter des Schalttransistors
12a liegen an der Minusleitung 20. Der Teilerab—
griff zwischen den in Serie geschalteten Teilspannungsquellen
14a und 14b bildet die Bezugsmasse. Die Steuerstrecken A und
0 sind zueinander parallel geschaltet. Sie liegen mit einem Anschluß am Kollektor des Schalttransistors 12a und mit dem
anderen Anschluß am positiven Anschluß einer Spannungsquelle 15» die mit dem negativen Anschluß an der Minusleitung 20
liegt.
Die Rückstelleinrichtung 16 für den Integrator 11, der die Steuerstrecke B zugeordnet ist, weist ein Differenzierglied
auf, das aus einem als Hochpaß geschalteten RC-G-lied mit dem
Kondensator 16a und dem ohmschen Widerstand 16b besteht. Ein
Anschluß des Kondensators 16a und ein Anschluß des ohmschen
Widerstandes 16b sind an der Basis eines npn-Schalttransistors 16c angeschlossen. Der andere Anschluß des Kondensators 16a
liegt an der Basis des Schalttransistors 12a des logischen
Auswerters 12 und damit an einem Kontakt des Unterbrechers 13· Der andere Anschluß desOhmschen Widerstandes 16b und der
Emitter des Schalttransistors 16c liegen an der Minusleitung
20. Ein Anschluß der Steuerstrecke B ist mit dem Kollektor des Sehalttransistors 16c und der andere Anschluß mit dem
positiven Pol einer Spannungsquelle 17 verbunden, deren negativer
Pol an der Minusleitung 20 liegt.
In der Transistor-Zündanlage nach Figur 1 ,ist eine Einrichtung
18 vorgesehen, die ein Abschaltintegrierglied enthält. Dieses Abschaltinttgrierglied ist durch tinen Kondensator
13a und einen zu diesem Kondensator 18a in Serie geschalte-
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ten ohmschen Widerstand 18b gebildet. Der ohmsehe Widerstand
18b ist an der Basis des Transistors 12a und der Kondensator
18a am Pluspol der Pestspannungsquelle 14a, 14b angeschlossen. Die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 18a und
dem ohmschen Widerstand 18b ist über eine Diode 18e mit dem
invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11a des Integrators 11 verbunden. Die Anode der Diode 18c liegt an
diesem invertierenden Eingang. Parallel zum ohmschen Widerstand 18b ist eine weitere Diode 18d geschaltet, deren Anode
an der Basis des Transistors 12a liegt.
Die Wirkungsweise der Transistor-Zündanlage nach Figur 1 sei
anhand der Figur 2 erläutert:
Figur 2a zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Unterbrecherkontakt
13. Ist der Unterbrecherkontakt 13 geöffnet, so befindet sich dieser in seinem ersten logischen Zustand I,
ist er geschlossen, so befindet er sich in seinem zweiten logischen Zustand II. der Unterbrecher 13 erzeugt also die
in Figur 2a dargestellte Folge von Spannungsimpulsen, deren
Frequenz von der Drehzahl der Verteilerwelle und damit von
der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist.
Unmittelbar nach dem öffnen des Unterbrechers IjJ d.h. zu Beginn
eines ersten logischen Zustandes I^ wird der Transistor
12a des logischen Auswerters 12 infolge der am Unterbrecher
12 anstehenden Spannung durchgesteuert.Durch die'Steuerstrecken A und C fließt daher ein Strom, und die laststrecke
a des Wechselsehaltelements mit der Steuerstrecke A verbindet
den negativen Anschluß der Festspannungsquelle 5 mit dem Eingang
des Integrators 11. Zugleich wird auch die Laststrecke
c geschlossen, und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers
7a wird durch die Festspannungsquelle 9 bzgl. der
Bezugsmasse negativ vorgespannt. Der Integrator 11 beginnt die Festspannung -U1- zu integrieren, während am Ausgang des
Komparators 7 infolge der negativen Vorspannung am invertierenden Eingang seines.Operationsverstärkers 7a während dex
ersten logischen Zustande I des Unterbrechers 13 unabhängig
von den Eingangsgrößen am nicht-invertierenden Eingang des
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Operationsverstärkers 7a eine konstante Spannung ansteht,
die durch die positi-ven Spannungsimpulse IV in Figur 2c angedeutet
ist. Mmmt der Unterbrecher 13 anschließend seinen
zweiten logischen Zustand II ein d.h. wird er geschlossen,
so sperrt auch der Transistor 12a, und die Steuerstrecken A und G sind stromfrei. Dadurch wird die laststrecke a vom Eingang
des Integrators 11 zum negativen Anschluß der Festspannungsquelle 5 geöffnet und vom Eingang des Integrators.11 zum
positiven Anschluß der Festspannungsquelle 6 geschlossen. Ferner wird die Laststrecke c geöffnet. Hierdurch wird die
Spannungsquelle 8 wirksam, und für den Komparator 7 gelten während der zweiten logischen Zustände II des Unterbrechers
13 die durch die waagerechten Geradenzüge V in Figur 2b angedeutete positive Spannung U~ als Vergleichsgröße.
Die Ausgangsspannung des Integrators 11, die während eines ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 entsprechend
der Geradenzüge VI in Figur 2b linear angestiegen ist, fällt während des nachfolgenden zweiten logischen Zustandes II des
Unterbrechers 13 entsprechend der {Jeradenzüge VII in Figur 2b
linear ab, da der Integrator 11 die Festspannung Ur der Festspannungsquelle
6 im entgegengesetzten Sinne integriert wie den Betrag der Festspannung U1- der Festspannungsquelle 5. Der
Ausgang des Komparators 7 wird in dem Moment spannungsfrei,
in dem die Ströme in den ohmschen Widerständen 7b und 7c
gleich sind, In dem Moment schneiden die Geradenzüge VII die
waagerechten Geradenzüge V in Figur 2b.
Nachdem die Ausgangsspannung des Integrators 11 entsprechend
der Geradenzüge VII den ¥ert der als Vergleichsgröße dienenden Spannung U™· entsprechend der Geradenzüge V während des
zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 erreicht
hat, bleibt der KomparatorauBgang, wie Figur 2c zeigt, bis
zum Ende des jeweiligen zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 12 spannungsfrei. Erst zu Beginn des folgenden
ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 wird die
Laststrecke c in Figur 1 wieder geschlossen, und am Ausgang des Komparators 7 steht eine konstante Spannung entsprechend
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. VPA 73/4072 der waagerecht en Geradenzüge IV in !Figur 2 c an..
In den Zeiträumen t~ nach Gleichheit der Ausgangsgröße des
Integrators 11 und der Vergleichsgröße (zeitlich konstante
Spannung U^.) des Komparators 7 bis zum Ende des zweiten
logischen Zustandes II des Unterbrechers 12, in denen entsprechend
Figur 2c der Ausgang des !Comparators 7 spannungsfrei
ist, ist der Transistor 10b der zur Leistungsstufe 10
gehörenden Treiberstufe gesperrt. Daher ist der Transistor 10f während dieser Zeiträume geöffnet, und es fließt ein die
Zündspule 10c aufladender Spulenstrom, dessen zeitlicher Verlauf durch die Kurvenzüge 5ΓΙΙΪ in Figur 2d angedeutet ist.
Dieser Spulenstrom wird bei Ende des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 unterbrochen, und es erfolgt
eine Zündung zu Beginn des nachfolgenden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 d.h. beim Öffnen des Unterbrechers 13.
Die beiden zeitlich konstanten Eingangsgrößen des Integrators
11 d.h. die Festspannungen U^ -und Ug der Festspannungsquellen
5 und 6 sind so bemessen, daß die Aufladungszeit der Zündspule 10c, die durch den Zeitraum tg gegeben ist, während dem
der Ausgang des !Comparators 7 entsprechend Figur 2c spannungsfrei
ist, zumindest in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine
wenigstens annähernd unabhängig von der Schaltfrequenz des Unterbrechers 13 und damit auch von der Drehzahl
der Brennkraftmaschine ist. Die richtigen Fe st spannungen U1-
und Ug können beispielsweise durch Versuche ermittelt werden.
Die,Aufladungszeit t^der Zündspule 10c ist dann wenigstens
annähernd unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
wenn die die lineare Ausgangsspannung des Integrators 11 repräsentierenden Geradenzüge VI zu Beginn des ersten logischen
Zustandes I des Unterbrechers 13 von einem festen Ausgangswert, beispielsweise Null, ausgehen und die Geradenzüge VII
zum Schluß -des zweiten logischen Zustandes des Unterbrechers 13 in einen Endwert einmünden, der wenigstens annähernd gleich
dem Ausgangswert der Geradenzüge VI» vorzugsweise Null, ist.
Die Spannungen U1- und Ug müssen also so gewählt sein, daß die
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Ausgangs spannung des Integrators 11, würde er die Spannung .-TIg Ms zum Ende des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers
13 durchintegrieren, am Ende des zweiten logischen Zustandes II einen Endwert hat, der wenigstens annähernd
gleich dem Anfangswert dieser Ausgangsspannung zu Beginn des
ersten-logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 ist.
Für die Ausgangs spannung u eines Integrators 11 entsprechend
Figur 1 gilt allgemein die lineare Beziehung u = k.t.fc= Zonstante, t=Zeit). Dementsprechend beträgt die Ausgangsspannung
des Integrators 11 am Ende eines ersten Iggischen Zustandes I des Unterbrechers 13 u =k.. .f , wobei Ic1 eine
a ι ι
Konstante und χ der Zeitraum ist, während dem sich der
Unterbrecher 13 im ersten logischen Zustand I d.h. im geöffneten Zustand befindet. Mir die Ausgangsspannung des Integrators
11 im Zeitraum des zweiten logischen Zustandes II des Unterbrechers 13 gilt für die Ausgangsspannung des Integrators
11 die Beziehung u =k.| .f-k^.t. Diese Ausgangsspannung hat'
nach der Zeit t=T-1 den. Wert Null, wenn Ic2=Ic1. T /(T- Z" ) ist,
wobei T der Zeitraum zwischen dem Beginn von zwei aufeinanderfolgenden
ersten logischen Zuständen I d.h. zwischen dem Beginn zweier Öffnungsphasen des Unterbrechers 13 ist. I1Ur die Ladezeit
t«. der Zündspule 10c erhält man somit die Beziehung t„=
TJK. (T-^ )/r =UK (i/i>
-1) wobei ν = if /T das Tastverhältnis des Unterbrechers 13 ist. Wie man erkennt, ist die Ladezeit
t~ der Zündspule nur abhängig von der als Vergleichsgröße
des Komparators 7 dienenden Spannung Ug, die proportional der
Spannung UQ der Festspannungsquelle 8 ist, und vom Tastverhältnis
^ , das eine Apparatekonstante des Unterbrechers 13 ist. Die Ladezeit t_ für die Zündspule 10c ist unabhängig
von der Unterbrecherfrequenz und damit von. der Drehzahl der
Brennkraftmaschine. Die Pestspannung Uq, zu der die Spannung TJK proportional ist, und das Tastverhältnis ν des Unterbrechers
13 können so gewählt werden, daß die Zündspule während der entsprechenden Ladezeit t£ nur. mit soviel Energie
aufgeladen wird, wie für einen einwandfrtien Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Dadurch werden unnötige
Verlustleistungen insbesondere in der Zündspule vermieden.
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Zu Beginn jeden ersten logischen Zustandes I des Härter-. . ·
brechers 13 '(0^fTfnungszustand) gibt das aus dem Kondensator
16a und dem ohmschen Widerstand 16b gebildete Differenzier— ·
glied einen in Figur 2e stark gezeichneten positiven Span—
nungsnadelimpuls an den Transistor 16c ab, der von diesem Nadelimpuls kurzzeitig durchgesteuert wird. Dadurch wird
auch kurzzeitig die Steuerstrecke B von Strom durchflössen und die Laststrecke b zu Beginn eines jeden, ersten logischen
Zustandes I des Unterbrechers 13 geschlossen. Dadurch ist
gewährleistet, daß der Integrator 11 zu Beginn eines jeden ersten
logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 zurückgesetzt ist, so daß fehlerhafte Aufladungszeitenrfür die Zündspule
10c vermieden werden. Der vom Differenzierglied am Ende eines jeden ersten logischen Zustandes I des Unterbrechers 13 abgegebene, in Figur 2e gestrichelt dargestellte
negative Fadelspannungsimpuls ist ohne Durchsteuerwirkung
auf den Transistor 16c.
Befindet sich der Unterbrecher 13 bei stehender Brennkraftmaschine
in seinem zweiten logischen Zustand II d.h. ist er
bei stehender Brennkraftmaschine geschlossen, so wird der
Kondensator 18a der Einrichtung 18 in Figur 1 über den Unterbrecher 13 und den Vorschaltwiderstand 18b aus der Spannungsquelle 14ä, 14"b aufgeladen. Überschreitet der Betrag der
Spannung des Kondensators 18a den Betrag der Spannung der
Teilspannungsquelle 14a um die Durohlaßspannung der Diode 18c,
so wird die Diode 18c durchlässig. Der über diese Diode 18c
abfließende Strom bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Integrators
11 linear ansteigt und schließlich den Sättigungswert
einnimmt, der den ersten logischen Zustand' I des Unterbrechers 13 zugeordnet ist, d.h. den Sättigungswert, der nach genügend
langer Integration der Spannung U^ der "Festspannungsquelle 5 '
erreicht werden würde. Der durch den am Ausgang des Integra-,
tors 7 angeschlossenen ohmschen Widerstand 7b fließende Strom übersteigt daher schließlich den über den Widerstand 7c zur
Festspannungsquelie 8 abfließenden Strom, so daß am Ausgang des !Comparators 7 dauernd positive Spannung ansteht. Dadurch
ist der Transistor 10b dauernd durchgesteuert und der Tran—
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sistor 1Of dauernd gesperrt, so daß ein dauernder Stromfluß durch die Zündspule 10c und damit eine dauernde Verlustleistung
in der Zündspule 10c bei stehender Brennkraftmaschine und geschlossenem Unterbrecher 13 vermieden wird.
Grünstigerweise ist der Integrator 11, d.h. sind der ohmsche Widerstand 11c und der Euckkopplungskondensat or 11b, so bemessen,
daß die Ausgangsspannung des Integrators 11 im Anlaß-Drehzahlbereich
der Brennkraftmaschine während des ersten logischen Zustandes I (Öffnungszustand) des Unterbrechers 13
ihren Sättigungswert annimmt. Dadurch wird während des Startvorganges
die Aufladungszeit der Zündspule 10c verglichen mit
der konstanten Aufladungszeit t„. im Arbeitsdrehzahlbereich der
Brennkraftmaschine vergrößert, so daß gerade während des Start Vorganges der Zündspule 10c vermehrt Energie zugeführt wird.
Hierdurch wird die Zündspannung und damit auch die Energie und die Brenndauer des Zündfunkens während des Startvorganges
erhöht. Ferner ist dadurch die erfindungsgemäße Transistor-Zündanlage unempfindlicher gegen parasitäre Zündkerzenparallel
widerstände, die durch Schmutz, Ruß und Öl hervorgerufen werden können. Außerdem kann bei Verwendung einer Hochleistungszündspule in einer erfindungsgemäßen Transistor-Zündanlage
auf das bisher übliche Zuschalten eines Vorschaltwiderstandes
zur Zündspule im Arbeitsdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine
verzichtet werden, ohne daß hierdurch die Verlustleistung in der Zündspule unzulässig hoch wird.
Das in Figur 3 dargestellte Diagramm zeigt, daß die als Ordinate aufgetragene Zündspannung Ug an der Sekundärwicklung der
Zündspule einer erfindungsgemäßen Transistor-Zündanlage im Anlaßdrehzahlbereich bis zu etwa 700 U/min von etwa 23 kV auf
etwa 21 kV absinkt und dann im Arbeitsdrehzahlbereich bis zu etwa 6000 U/min konstant auf etwa 21 kV bleibt.
7 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Claims (6)
- VPA 73/4072 Patentansprüche}1 . /ühterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage für eine Brennkraftmas chine mit zeitgesteuerter Aufladung einer Zündspule, dadurch gekennzeichnet, daß einer die Zündspule (10c) ansteuernden Leistungsstufe (10) eine unterbrechergesteuerte Einrichtung zugeordnet 1st, die eine Aufladungszeit (t~) für die Zündspule (10c) bis zu deren Entladung beim Zündvorgang in der Brennkraftmaschine bewirkt, die zumindest in einem ■ Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine unabhängig oder wenigstens annähernd unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmas chine ist.
- 2. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Leistungsstufe- (10) zugeordnete unterbrechergesteuerte Einrichtung ein erstes Integrierglied (11) aufweist, das über einen logischen. Auswerter (12) in Steuerabhängigkeit von einem Unterbrecher (13) steht derart, daß dieses erste Integrierglied (11) während eines ersten logischen Zustandes (I) des Unterbrechers (13) eine erste zeitlich konstante Eingangsgröße und während des anschließenden zweiten logischen Zustandes (II) des Unterbrechers (13) eine zweite zeitlich konstante Eingangsgröße in entgegengesetztem Sinne wie die erste zeitlich konstante Eingangsgröße integriert, daß der Ausgang des ersten Integriergliedes (11) am Eingang eines Komparators (7) liegt, der ebenfalls in Steuerabhängigkeit von einem logischen Auswerter (12) steht und der während des zweiten logischen Zu-. Standes (II) des Unterbrechers (13) einen Vergleich zwischen der Ausgangsgröße dieses ersten Integriergliedes (11) und einer ebenfalls am Komparatoreingang liegenden zeitlich kon-, stanten Vergleichsgröße durchführt derart, daß der Komparator (7) bei Gleichheit seiner beiden Eingangsgrößen an die die Zündspule (10c) ansteuernde Leistungsstufe (10) der Transistor-Zündanlage ein bis zum Ende des zweiten logischen Zustandes (II) des Unterbrechers (13) anstehendes logisches Steuersignal abgibt, dessen Signaldauer die Aufladühgszeit (t,,) der Zündspule (13c) bestimmt, und daß die beiden zeitlich kon-509820/0G9673/4072Staaten Eingangsgrößen des ersten Integriergliedes (11) so bemessen sind, daß die Aufladungszeit (tg) der Zündspule (13) zumindest in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ' unabhängig oder wenigstens annähernd unabhängig von der Schaltfrequenz-des Unterbrechers (13) und damit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
- 3. Uhterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Integrierglied (11) eine Rückstelleinrichtung (16) zugeordnet ist, die über einen logischen Auswerter (12) in Steuerabhängigkeit vom Unterbrecher (13) steht derart, daß sie die Ausgangsgröße des ersten Integriergliedes (11) zu Beginn des ersten logischen Zustandes (i) des Unterbrechers (13) auf ihren Anfangswert zurücksetzt.
- 4. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung ein Differenzierglied (16a, 16b) aufweist, das zu Beginn des ersten logischen Zustandes (i) des Unterbrechers (13) ein aus einem Nadelimpuls bestehendes Rücksetzsignal erzeugt.
- 5. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) vorgesehen ist, die bei stehender Brennkraftmaschine und im zweiten logischen Zustand (II) befindlichem Unterbrecher (13) die Zündspule (10c) vorzugsweise über die sie ansteuernde Leistungsstufe (10) zeitverzögert abschaltet.
- 6. Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die die Zündspule 10c zeitverzögert abschaltende Einrichtung (18) ein zweitesulntegrierglied (18a, 18b) aufweist, daß bei im zweiten logischen Zustand (II) befindlichem Unterbrecher (13) eine Eingangsgröße integriert und schließlich an das erste Integrierglied (11) ein Signal vorzugsweise eine Eingangsgröße, abgibt, welches die Ausgangsgröße dieses ersten Integriergliedes auf dem Sättigungswert hält, der dem ersten logischen Zustand (I) des509820/009 673/4-072 \ Unterbrechers (13) zugeordnet ist.Unterbrechergesteuerte Transistor-Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das erste Integrierglied (11) so bemessen ist, daß die Ausgangsgröße dieses ersten Integr±ergliedes (11) im Anlaß-Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine während des ersten logischen Zustandes (I) des Unterbrechers (13) ihren Sättigungswert annimmt.509820/0096
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