-
Elektronisches Zündsystem für gemischver-
-
dichtende Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein
elektronisches Zündsystem für gemischverdichtende Brennkraftmschinen mit kapazitiver
Speicherung der Zündenergie, bestehend aus einem ersten Stromkreis zur Magnetisierung
einer Induktionsspule oder eines Transformators mit Gleichstrom, einen zweiten Stromkreis
zur übertragung der im Magnetfeld der Induktionsspule oder des Transformators gespeicherten
Energie in einen Kondensator, und mit einem dritten Stromkreis zur Entladung des
Kondensators über einen Zündtransformator, wobei die Entladung zum Zündzeitpunkt
über ein Halbleiterschaltelement und das Einschalten des Magnetisierungsstroms im
ersten Stromkreis gleichzeitig erfolgen, und wobei für das Ein- und Ausschalten
des Magnetisierungsstroms eine Kippschaltung als Steuereinrichtung vorgesehen ist,
durch
die das Ausschalten des Magnetisierungsstroms beim Erreichen einer der erforderlichen
Zundenergie entsprechenden induktion automatisch erfolgt.
-
Ein elektronisches Zündsystem dieser Art ist nach der DT-PS 15 39
195 bekannt. Hierbei kann jedoch bei einer Störung im Leitungssystem des Fahrzeuges
der in der Regel als Thyristor ausgeführte Hauptleiterschalter gezündet werden,
so daß als Folge davon sich ein ständiger Stromfluss bildet, wobei von der Batterie
Strom durch die Induktionsspule bzw. den Transformator, einen Richtleiter, den sich
anschließenden Thyristor und sodann zum Masseanschluß führt. Da der Thyristor nach
einmaliger Anfteuerung gezündet bleibt, kann über diesen Stromweg eine Erhitzung
der stromdurchflossenen Bauelemente, nämlich der Induktionsspule und des sich daran
anschließenden Richtleiters sowie des Thyristors, erfolgen, was schließlich zur
Zerstörung dieser Teile führen kann. Die genannte Störung kann also beispielsweise
während des Fahrbetriebes, jedoch auch während des Parkens, selbsttätig auftreten,
so zum Beispiel durch Schaltvorgänge bei der Fahrzeugbeleuchtung oder bei anderen
Stromverbrauchern innerhalb des Fahrzeuges, wie Radio, Zigarettenanzünder und dergleichen.
-
hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die nachteiligen
Wirkungen eines derartigen Stromflusses zu vermeiden. Dabei soll vor allem auch
der Gesamtaufwand nicht größer werden, als er sonst bei dem gattungsgernäß vorausge
setzten Stand der Technik notwendig ist.
-
In einer überraschend einfachen Weise wird diese Aufcabenstellung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von der Induktionsspannung freibleibender
Verbindungspunkt des Lade- und des Entladestromkreises unter Ausschluß eines von
der Batterie durch die Entladeschaltung führenden Gleichstromweges an den erstgenannten,
der Magnetisierunq dienenden Stromkreis angeschlossen ist.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der genannte Verbindungspunkt
unmittelbar an die positive Spannung der Batterie angeschlossen. mithin wird erfindungsgemäß
jeglicher Gleichstrodurchfluß durch die genannten Schaltelemente mit Sicherheit
ausgeschlossen. Der Aufwand an Schaltungselemengen ist ersichtlich nicht größer
als bei bekannten Ausführungsformen.
-
Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Ansteuerung des Halbleiterschaltelementes
kann vor allem auch eine unterhalb einer vorgegebenen Batteriespannung sich selbsttätig
abschaltende Kippschaltung verwendet werden.
-
Um weiterhin den Magnetisierungsstromkreis auch nicht unterhalb einer
vorgegebenen Batteriespannung im Leitzustand zu halten, was letztlich Schäden der
vorstehend bezeichneten Art auch an der Induktionsspule zur Folge hätte, wird nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Zenerdiode bei stark abgesunkener Batteriespannung
im Sperrzustand gehalten, wodurch die Kippschaltung abgeschaltet ist.
-
Insgesamt wird also ein die Schaltung dauernd schädiqender Stromfluss
in zwei wesentlichen der einleitend aenannten drei Stromkreise vermieden.
-
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf Ausführungsbeispiele
Bezug genommen, die erfindunosgemäße Schaltungen sowie die zu den Schaltungen dargestellten
Spannungsverläufe zeigen.
-
In den Zeichnungen stellen dar: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des elektronischen
Zündsystems, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einzelner Ströme und Spannungen der Schaltung
gemäß Fic. 1 und Fig. 3 eine vollständige Schaltung gemäß der Erfindung.
-
Bei Fig. 1 und 3 ist der Verbindungspunkt 14 unmittelbar mit dem positiven
Anschluß der Batterie 11 verbunden.
-
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung findet für die Speicherung
der Zündenergie lediglich eine einfache Drossel 1 Verwendung. Eine Drossel mit Anzapfung
(Spartransformator) oder ein Transformator mit galvanisch getrennten Wicklungen
wären indes ebenfalls verwendbar.
-
Beim Uffnen des Zündkontaktes 10 soll eine Zündung erfolgen.
-
Dabei schaltet die Steuerschaltung 9 den Transistor 2 ein.
-
Der Strom I durch die Drossel 1 wächst etwa proportional mit der Zeit.
Die in der Drossel 1 mit der Induktivität L oespeicherte magnetische Energie Em
beträgt Em = 0,5 L 12.
-
Das Anwachsen des Stroms I wird von der Steuerschaltung 9 durch den
Spannungsabfall am widerstand 3 gemessen. Wird ein gewünschter i;aximalwert des
Stromes erreicht, schaltet die Steuerschaltung 9 den Transistor 2 ab. Die induktive
Abschaltspannung der Drossel t fließt nun über die Diode 4 in den Kondensator 5.
Dort wird die Spannung bis zur nächsten Zündung qespeichert; die gespeicherte elektrische
Energie ist nur bei niedriger als die magnetische Energie, die zuvor in der Drossel
1 gespeichert war.
-
Beim. nächsten Offenen des Zundkontaktes 10 beginnt wiederum der oben
beschriebene Vorgang. Die Steuerschaltunq 9 liefert aulserdem jedesmal einen Zündinpuls
an den Thyristor 6. Dadurch wird der Kondensator 5 an die Primärwicklung des Zündubertraaers
7, der eine handelsübliche Zündspule ist, geschaltet; an der Sekundärwicklung entsteht
damit ein Hochspannungsimplus. Die Diode 8 erzwingt einen lang anhaltenden Gleichstromzündfunkent.
-
Die Hochspannung gelangt über den Verteiler 12 auf eine der Zündkerzen
13.
-
Für die Schaltung nach Fig. 1 ergeben sich mithin drei Stromkreise
zur Erzeugung und Übertragung der Zündenergie: 1. Stromkreis zum Magnetisieren der
Induktivität, bestehend aus Batterie 11, Widerstand 3, Drosselspule 1 und Transistor
2 2. Stromkreis zum Obertragen der im Magnetfeld der Drossel spule t gespeicherten
Energie in den Kondensator 5, er enthält noch den Widerstand 3
und
die Diode 4, bei der Schaltungsvariante von 1l(i 3 auch noch die Diode 8. Naxh dem
Abschalten des Transistors 2 schaltet die Diode 4 (und die Diode in Bild 3) durch,
Spule I und Kondensator 5 bilden einen Schwingkreis. Nach einer viertel Schwingung
sperrt die Diode 4 und die zu Beginn des Vorgangs in der Spule 1 gespeicherte magnetische
Energie befindet sich dann als elektrische Energie im Kondensator 5.
-
3. Stromkreis zum Entladen des Kondensators 5 auf die Primärwicklung
der Zündspule 7. Die Entladung wird durch Zünden des Thyristors 6eingeleitet'.
-
Fig. 2 zeigt die zeitlichen Verläufe einzelner Ströme und Spannungen
in der Schaltung. Die zeitlichen Verläufe sind in der Zeichnung einzeln bezeichnet.
-
Die in Fig. 1 lediglich in Form eines Blocks dargestellte Steuerschaltung
muß den nachstehenden Aufgaben genügen: l. Einschalten des Transistors 2 beim Offenen
des Zundkontaktes 10 2. Zünden des Thyristors 6 beim Uffnen des Zündkontaktes 10
3. Abschalten des Transistors 2 bei Erreichen des gewünschten Stromes I 4. Unterdrückung
von Störungen durch Prellen des Kontaktes 10 5. Abschalten des Transistors 2 bei
bei Unterschreiten einer bestimmten Spannung der Batterie 11.
-
Die Steuerschaltung 9 läßt sich auf unterschiedliche Weise verwirklichen.
Eine Ausführung hierzu ist in Fig. 3 dargestellt. Im Ruhezustand der Schaltung leitet
der Transistor 16, während die Transistoren 17 und 2 gesperrt sind. Beim Uffnen
des Zündkontaktes 10 kommt ein positiver Impuls über den Kondensator 20 und die
Diode 21 und sperrt Transistor 16.
-
Dadurch werden die Transistoren 17 und 2 eingeschaltet, durch Ruckkopplung
über den Widerstand 22 bleibt Transistor 16 gesperrt nächst der Strom 1 durch Widerstand
3 Drosselspule 1 und Transistor 2-bis zu gewünschten Große. so entsteht eine Spannung
am Widerstand 3, die zusammen mit der Kollektorrestspannung des Transistors 17 durch
en Widerstand 22 einen Basisstrom in den Transistor 16 fließen läßt. Dadurch wird
die Kippschaltung in ihre Ruhelage geschaltet.
-
Die Zenerdiode 15 hat erfindungsgemäß folgende Aufhabe: Bei sehr niedriger
Batteriespannung erhält der Transistor 2 über den Widerstand 25 so wenig Basistrom,
daß der Strom durch Widerstand 3, Drossel 1 und Transistor 2 nicht die Höhe erreichen
kann, die zum Zurückschalten der Steuerschaltunc in den Ruhezustand notwendig wäre.
Die Schaltung wurde im eingeschalteten Zustand bleiben, die Bauelemente 3, 1, 2
oder 25 könnten zerstört werden, wenn nicht die Zenerdiode 15 wegen der geringen
Spannung sperren würde. Dadurch erhält der Transistor 17 keinen Basisstrom, die
Steuerschaltung verbleibt im Ruhezustand.
-
Falls die Diode 4 eine normale Netzgleichrichterdiode ist, nu die
Geschwindigkeit des Absinkens der Kollektorspannung
des Transistors
2 an; Ende des Zeitintervalls T2 (Fig. 2) durch den Kondensator 18 und den Widerstand
19 begrenzt werden. Andernfalls würde während der Sperrverzugszeit der Diode 4 ein
großer Sperrstrom bei hoher Spannung fliesen und die Diode durch überlastung zerstsren.Diese
Schutzschaltung beeinflusst nicht das Abschalten des Transistors zu Beginn des Zeitintervalls
T2, da die Spannunganstiegsgeschwindigkeit dann viel geri-neer ist.
-
ßei verwendung einer Diode mit kurzer Sperrverzugszeit ist diese Schutzschaltung
überflüssig.
-
Die Schaltung enthält einen Schutz gegen %ontaktprellen durch das
Zusammenwirken der Widerstände 23 und 24 mit dem Kondensator 20, eine Diode 26 zum
Schutz der Schaltung gegen negative Abschaltspannungen induktiver Verbraucher im
Bordnetz sowie einen Widerstand 271 um ein Zünden des Thyristors durch kleine Störspannungen
zu verhindern.
-
Wie die vorstehende Beschreibung veranschaulicht hat, wird bei der
erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Erhitzung der Bauelemente durch Ströme nur
sehr gering gehalten, was insofern von erheblicher Bedeutung ist, als die thermischen
Bedingungen im Motorraum von Kraftfahrzeugen ungünstig sein und überhitzungen hervorrufen
können. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltung arbeitet, wie sich gleichfalls
dUS den vorstehenden Angaben ergibt, auch bei starken und seltenen Störungen in
der Stromversorgung des Fahrzeuges zuverlässig und wird zumindest nicht für dauernd
beschädigt. Vor allem werden Störungen in der Anlaßphase
des Motors
durch Kollektorfeuer des Anlassers und den Ab-Schaltfunken des Anlaßmagneten in
ihrer Einwirkung ausgeschaltet. Dabei besitzt die Schaltung einen sehr hohen Wirkungsgrad,
wie er bei Sperrwandlerschaltungen gegeben ist.