DE2722543A1 - IC engine electronic ignition system - prevents external noise signals causing unwanted triggering using flip=flop control for automatic switch=off of magnetising current - Google Patents

Abstract

The electronic ignition system, for an IC engine, has the node (14) that remains unsubjected to the ignition voltage and that is part of the charging discharging circuit connected to the circuit that magnetises an induction coil or transformer using direct current. This node is connected directly to the positive pole (11) of the battery. A flip-flop automatically switches off when the battery voltage drops below a given level, following a switch-on phase by a zener diode (15).

Description

Elektronisches Zündsystem für gemischver- Electronic ignition system for mixed

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. sealing internal combustion engines The invention relates to a Electronic ignition system for mixture-compressing internal combustion engines with capacitive Storage of the ignition energy, consisting of a first circuit for magnetization an induction coil or a transformer with direct current, a second circuit for the transmission of the stored in the magnetic field of the induction coil or the transformer Energy in a capacitor, and with a third circuit to discharge the Capacitor via an ignition transformer, with the discharge at the ignition point via a semiconductor switching element and switching on the magnetizing current in first circuit done at the same time, and being used for switching on and off a flip-flop is provided as a control device for the magnetizing current, by which switches off the magnetizing current when one of the required Ignition energy corresponding induction takes place automatically.

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.An electronic ignition system of this type is according to DT-PS 15 39 195 known. However, in the event of a fault in the vehicle's line system the main conductor switch, which is usually designed as a thyristor, is triggered, so that as a result of this a constant flow of current is formed, with from the battery Current through the induction coil or the transformer, a directional conductor, which subsequent thyristor and then leads to the ground connection. Because the thyristor after once ignited, heating can occur via this current path the components through which current flows, namely the induction coil and the one attached to it subsequent directional conductor as well as the thyristor, what finally takes place Destruction of these parts. The mentioned disturbance can for example occur automatically while driving, but also while parking, for example, through switching operations in vehicle lighting or others Power consumers within the vehicle, such as radio, cigarette lighter and the like.

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.Proceeding from this, the invention is based on the object of the disadvantageous To avoid the effects of such a current flow. Above all, it should also the total effort will not be greater than it would otherwise be for the generic state of the art is necessary.

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 a surprisingly simple way, this task solved according to the invention in that a remaining free of the induction voltage Connection point of the charging and discharging circuit excluding one of the battery through the discharge circuit leading direct current path to the former, the circuit serving magnetization is connected.

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.In an advantageous embodiment of the invention, said connection point is connected directly to the positive voltage of the battery. therefore, according to the invention any direct current flow through said switching elements with certainty locked out. The cost of circuit elements is obviously not greater than in known embodiments.

Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Ansteuerung des Halbleiterschaltelementes kann vor allem auch eine unterhalb einer vorgegebenen Batteriespannung sich selbsttätig abschaltende Kippschaltung verwendet werden.To avoid unintentional activation of the semiconductor switching element Above all, a battery voltage below a given voltage can also operate automatically disconnecting toggle switch can be used.

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.To continue the magnetizing circuit not even below one to keep the specified battery voltage in the conductive state, which ultimately damages the the type described above would also result in the induction coil, is according to Another proposal of the invention, a Zener diode when the battery voltage has dropped significantly held in the locked state, whereby the flip-flop is switched off.

Insgesamt wird also ein die Schaltung dauernd schädiqender Stromfluss in zwei wesentlichen der einleitend aenannten drei Stromkreise vermieden.Overall, the circuit is thus permanently damaging current flow avoided in two essential of the three initially named circuits.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die erfindunosgemäße Schaltungen sowie die zu den Schaltungen dargestellten Spannungsverläufe zeigen.To further illustrate the invention, reference is made to exemplary embodiments Reference is made to the circuits according to the invention as well as those shown for the circuits Show tension curves.

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.The drawings show: FIG. 1 a basic circuit diagram of the electronic Ignition system, Fig. 2 shows the timing of individual currents and voltages in the circuit according to Fic. 1 and 3 show a complete circuit according to the invention.

Bei Fig. 1 und 3 ist der Verbindungspunkt 14 unmittelbar mit dem positiven Anschluß der Batterie 11 verbunden.In Figs. 1 and 3, the connection point 14 is directly with the positive Terminal of the battery 11 connected.

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.In the circuit shown in Fig. 1 takes place for the storage the ignition energy only a simple throttle 1 use. A throttle with a tap (Autotransformer) or a transformer with galvanically separated windings could also be used.

Beim Uffnen des Zündkontaktes 10 soll eine Zündung erfolgen.When the ignition contact 10 is opened, ignition should take place.

Dabei schaltet die Steuerschaltung 9 den Transistor 2 ein.The control circuit 9 switches the transistor 2 on.

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.The current I through the choke 1 increases approximately proportionally with time. The magnetic energy Em stored in the choke 1 with the inductance L is 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.The increase in the current I is controlled by the control circuit 9 through the Voltage drop measured at resistor 3. If a desired i; maximum value of the Current reached, the control circuit 9 switches the transistor 2 off. The inductive The cut-off voltage of the choke t now flows through the diode 4 into the capacitor 5. The voltage is stored there until the next ignition; the stored electrical Energy is only at lower than the magnetic energy that was previously in the choke 1 was saved.

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.At the. The next time the ignition contact 10 is opened, the one above begins again described process. The control circuit 9 also delivers an ignition pulse each time to the thyristor 6. As a result, the capacitor 5 is connected to the primary winding of the ignition transformer 7, which is a commercially available ignition coil, switched; arises on the secondary winding thus a high voltage plus. The diode 8 forces a long lasting direct current ignition spark.

Die Hochspannung gelangt über den Verteiler 12 auf eine der Zündkerzen 13.The high voltage reaches one of the spark plugs via distributor 12 13th

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.For the circuit according to FIG. 1, there are therefore three circuits for generating and transmitting the ignition energy: 1. Circuit for magnetizing the Inductance, consisting of battery 11, resistor 3, choke coil 1 and transistor 2 2nd circuit for transmitting the stored in the magnetic field of the choke coil t Energy in the capacitor 5, it still contains the resistor 3 and the diode 4, in the circuit variant of 1l (i 3 also the diode 8. Naxh dem Switching off transistor 2 switches diode 4 (and the diode in Figure 3) through, Coil I and capacitor 5 form an oscillating circuit. After a quarter oscillation blocks the diode 4 and the magnetic stored in the coil 1 at the beginning of the process Energy is then located in the capacitor 5 as electrical energy.

3. Stromkreis zum Entladen des Kondensators 5 auf die Primärwicklung der Zündspule 7. Die Entladung wird durch Zünden des Thyristors 6eingeleitet'. 3. Circuit for discharging the capacitor 5 onto the primary winding the ignition coil 7. The discharge is initiated by igniting the thyristor 6 '.

Fig. 2 zeigt die zeitlichen Verläufe einzelner Ströme und Spannungen in der Schaltung. Die zeitlichen Verläufe sind in der Zeichnung einzeln bezeichnet.Fig. 2 shows the time courses of individual currents and voltages in the circuit. The time courses are indicated individually in the drawing.

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.The control circuit shown in Fig. 1 only in the form of a block must meet the following tasks: l. Turn on transistor 2 when it is open of the ignition contact 10 2. Ignition of the thyristor 6 when the ignition contact 10 is opened 3. Switching off the transistor 2 when the desired current I is reached. 4. Suppression of disturbances due to bouncing of the contact 10 5. Switching off the transistor 2 at when the battery voltage falls below a certain level 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.The control circuit 9 can be implemented in different ways. An embodiment for this is shown in FIG. 3. In the idle state the circuit conducts the transistor 16, while the transistors 17 and 2 are blocked. When opening of the ignition contact 10, a positive pulse comes across the capacitor 20 and the Diode 21 and blocks 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.As a result, the transistors 17 and 2 are switched on by feedback Via the resistor 22, transistor 16 remains blocked, next the current 1 through the resistor 3 choke coil 1 and transistor 2-up to desired size. this creates tension at resistor 3, which together with the residual collector voltage of transistor 17 through En resistor 22 allows a base current to flow into transistor 16. This will the toggle switch is switched to its rest position.

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.According to the invention, the Zener diode 15 has the following function: At very low The transistor 2 receives as little base current as the battery voltage via the resistor 25, that the current through resistor 3, choke 1 and transistor 2 does not reach the level that would be necessary to switch the control circuit back to the idle state. The circuit would remain in the switched-on state, components 3, 1, 2 or 25 could be destroyed if not the zener diode 15 because of the low Tension would lock. As a result, the transistor 17 does not receive any base current Control circuit remains in the idle state.

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.If the diode 4 is a normal power rectifier diode, now the The speed at which the collector voltage drops of the transistor 2 on; End of the time interval T2 (Fig. 2) through the capacitor 18 and the resistor 19 can be limited. Otherwise, the diode 4 would turn on during the blocking delay time high reverse current flow at high voltage and destroy the diode by overloading it Protection circuit does not affect the switching off of the transistor at the beginning of the time interval T2, because the rate of voltage rise is then much slower.

ßei verwendung einer Diode mit kurzer Sperrverzugszeit ist diese Schutzschaltung überflüssig.When using a diode with a short blocking delay time, this protective circuit is effective superfluous.

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.The circuit contains protection against contact bouncing through the Cooperation of the resistors 23 and 24 with the capacitor 20, a diode 26 for Protection of the circuit against negative cut-off voltages of inductive loads in the On-board network and a resistor 271 to trigger the thyristor by small interference voltages to prevent.

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.As the above description has illustrated, the Embodiment according to the invention a heating of the components by currents only kept very low, which is of considerable importance as the thermal Conditions in the engine compartment of motor vehicles can be unfavorable and cause overheating can. The circuit proposed according to the invention works as is also the case dUS results from the above information, even with severe and rare disturbances in the power supply of the vehicle is reliable and at least not for a long time damaged. Above all, there will be malfunctions in the starting phase of the motor by the collector fire of the starter and the switch-off sparks of the starter magnet in their action switched off. The circuit has a very high efficiency, as is the case with flyback converter circuits.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: (1 Elektronisches Zündsystem für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit kapazitiver Speicherung der Zündenerqie, bestehend aus einem ersten Stromkreis zur Magnetisierung einer Induktionsspule oder eines Trasformators mit C.leichstrom, 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 Halbleiterschaltelen;ent und das Einschalten des Magnetisierunqsstroms 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 bei Erreichen einer der erforderlichen Zündenergie entFprechenden Induktion automatisch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Induktionsspannung frei bleibender Verbindungspunkt (14) des Lade- und des Entladestrokreises unter Ausschluß eines von der Batterie durch die Entladeschaltung führenden Cleichstromweges an den erstgenannten, der F!aonetisierunc! dienenden Stromkreis angeschlossen ist. PATENT CLAIMS: (1 electronic ignition system for mixture compressing Internal combustion engines with capacitive storage of the ignition energy, consisting of a first circuit for magnetizing an induction coil or a transformer with C. DC, a second circuit for the transmission of the magnetic field of the Induction coil or transformer stored energy in a capacitor, and with a third circuit for discharging the capacitor via an ignition transformer, the discharge at the ignition point via a semiconductor switch; ent and that The magnetizing current is switched on in the first circuit at the same time, and a flip-flop circuit for switching the magnetizing current on and off is provided as a control device through which the magnetizing current is switched off automatically when an induction corresponding to the required ignition energy is reached takes place, characterized in that one of the induction voltage remains free Connection point (14) of the charging and discharging circuit with the exclusion of one direct current path leading from the battery through the discharge circuit to the former, the f! aonetisierunc! serving circuit is connected. 2. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (14) unmittelbar an die positive Spannung der Batterie (11) angeschlossen ist. 2. Electronic ignition system according to claim 1, characterized in that that the connection point (14) directly to the positive voltage of the battery (11) is connected. 3. Elektronisches Zündsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterhalb einer vorgeqebenen Batteriespannung sich selbsttätig abschaltende Kippschaltung vorgesehen ist. 3. Electronic ignition system according to claims 1 and 2, characterized characterized in that one below a predetermined battery voltage is automatic disconnecting toggle switch is provided. 4. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch ekennzeichnet, daß sich bei stark abgesunkener Batteriespannung eine Zenerdiode (15) im Sperrzustand befindet, wodurch die Kippschaltung abgeschaltet ist.4. Electronic ignition system according to claim 3, characterized in that that when the battery voltage has dropped significantly, a Zener diode (15) is in the blocking state is located, whereby the flip-flop is switched off.