DE2851097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer kontaktlosen Zündanlage für Brenn­ kraftmaschinen mit einem Magnetgenerator nach der Gattung des Haupt­ anspruchs.

Bei einer aus der DE-OS 27 01 750 bekannten Zündanlage ist der Steu­ erkondensator der Steuerschaltung mit einem in Reihe geschalteten Schwellwertschalter am Primärstromkreis der Zündanlage angeschlos­ sen und bewirkt eine Verstellung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Durch die Sperrung des Zündstromes im Primärstromkreis zum Zündzeitpunkt tritt ein Ein­ schwingvorgang auf, der über den am Primärstromkreis angeschlossenen Steuerstromkreis auf den Zündtransistor in der Weise zurückgekoppelt ist, daß dieser ohne besondere Maßnahmen während des Einschwingvor­ ganges mehrfach oszillierend in den stromleitenden Bereich zurückge­ steuert wird. Das führt an der Zündkerze auf der Sekundärseite der Zündspule zu einer Mehrfachzündung. Da diese Zündfunken nur eine Brenndauer von etwa 10 bis 100 µs haben, ist die so freigesetzte Zündenergie relativ gering.

Aus der US-PS 39 38 491 ist eine gattungsgemäße Zündanlage bekannt, deren Steuerschaltung im wesentlichen der Steuerschaltung aus der obengenannten Zündanlage entspricht. Auch bei dieser Steuerschaltung treten die vorerwähnten Nachteile bei der Unterbrechung des Primär­ stromes im Zündzeitpunkt durch den anschließenden Einschwingvorgang auf, da auch hier ein sicheres Sperrverhalten am Zündtransistor bei jedem Zündvorgang mit dieser Steuerschaltung nicht realisierbar ist. Durch die während des Einschwingvorgangs kurz hintereinander erzeug­ ten sehr kurzzeitigen Zündfunken ist auch hier die insgesamt mit je­ dem Zündvorgang freigesetzte Zündenergie gering, so daß in kriti­ schen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine Zündaussetzer auftre­ ten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erzielung einer siche­ ren Zündung die Zündfunkenenergie an der Zündkerze zu erhöhen.

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Entladung des Steuer­ kondensators über den Koppelwiderstand durch die gewählte Zeitkon­ stante des von diesen Elementen gebildeten Zeitgliedes so dosiert wird, daß das Oszillieren des Steuer- und Zündtransistors während der Einschwingphase zum Zündzeitpunkt unterdrückt wird. Dadurch wird an der Zündkerze ein stabiler Zündfunke mit hoher Zündenergie und langer Brenndauer bis zu 1,2 ms erzeugt. Ein weiterer Vorteil be­ steht darin, daß die Belastung des Zündtransistors durch die ein­ malige Sperrung des Primärstroms während des Zündvorgangs anstelle einer oszillierenden Umsteuerung wesentlich herabgesetzt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine.

Die dargestellte Zündanlage umfaßt einen Magnetzünder 10, der mit einem umlaufenden Magnetsystem 11 versehen ist. Das Magnetsystem 11 hat einen zwischen zwei Polschuhen angeordneten Dauermagneten 11 a, der am äußeren Umfang eines Schwung- oder Lüfterrades der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Magnetsystem 11 wirkt mit einem am Gehäuse der Brennkraftmaschine ange­ ordneten Zündanker 12 zusammen, der gleichzeitig als Zündspule wirkt und mit einer Primärwicklung 13 a und einer Sekundärwicklung 13 b versehen ist. Die Sekundär­ wicklung 13 b ist über ein Zündkabel 14 mit einer Zünd­ kerze 15 der Brennkraftmaschine verbunden. Die Primär­ wicklung 13 a des Zündankers 12 ist an einem Primärstrom­ kreis angeschlossen, in dem als Schaltstrecke ein npn- leitender Zündtransistor 16 angeordnet ist. Der Zünd­ transistor 16 ist als Darlington-Schalttransistor ausge­ bildet, dessen Kollektor mit einem auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung 13 a und dessen Emitter über eine Diode 17 mit dem anderen Ende der Primärwicklung 13 a verbunden ist. Die zum Schutz gegen Inversstrom dienende Diode 17 ist mit der Schaltstrecke des Zünd­ transistors 16 in gleicher Durchlaßrichtung gepolt. Die Basis des Zündtransistors 16 ist über einen Wider­ stand 18 mit seinem auf Masse liegenden Kollektor ver­ bunden. Die aus Basis-Emitter gebildete Steuerstrecke des Zündtransistors 16 ist mit einer Steuerschaltung verbunden, deren Steuerschalter als npn-leitender Steuer­ transistor 19 zur Steuerstrecke des Zündtransistors 16 parallel geschaltet ist. Die Basis des Steuertransistors 19 ist über einen Koppelwiderstand 20 von 1,5 kΩ an einen parallel zur Primärwicklung 13 a liegenden Schal­ tungszweig der Steuerschaltung angeschlossen. In diesem Schaltungszweig ist ein zur Masse führender Widerstand 21 von 200 Ω sowie ein dazu in Reihe liegender Konden­ sator 22 von 22 nF angeordnet und mit der Kathode der Diode 17 im Primärstromkreis verbunden. Die Primär­ wicklung 13 a des Zündankers 12 ist ferner von einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 23 und einer Diode 24 überbrückt, die die zur Zündung nicht benötigten Halbwellen im Primärstromkreis durchläßt, die aber von den zur Zündung benötigten Halbwellen des Magnetgenerators 10 in Sperrichtung beansprucht wird. Durch eine Einstellung am Widerstand 23 bzw. durch eine geeignete Wahl eines oder mehrerer Widerstände an dieser Stelle kann eine Bedämpfung der zur Zündung nicht benötigten Halbwellen des Magnetgenerators 10 beeinflußt werden.

Zur Unterdrückung eines oszillierenden Schaltvorganges am Zündtransistor 16 zum Zündzeitpunkt muß die Steuer­ strecke des Steuertransistors 19 über den Koppelwider­ stand 20 in der Weise vom Kondensator 22 mit einem Basisstrom versorgt werden, daß die Steuerstrecke des Zündtransistors 16 durch die Schaltstrecke des Steuer­ transistors 19 während des gesamten Zündvorganges kurz­ geschlossen bleiben. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der Kondensator 22 auch noch während des Zündvor­ ganges nachgeladen wird. Dies wird durch eine geeignete Abstimmung des aus dem Koppelwiderstand 20 und dem Kon­ densator 22 gebildeten Zeitglied 25 möglich, bei dem die Zeitkonstante T = R × C größer als 10 µs ist. Im Ausführungsbeispiel ist

T = 1,5 × 10³ × 22 × 10^{- 9} = 33 µs.

Wegen der Nachladung des Kondensators ist die Zeitkonstante des RC-Gliedes 25 kleiner als die maximale Funkenbrenn­ dauer zu wählen. Die tatsächliche Zeitspanne, über die der Steuertransistor 19 gesperrt wird, ist folglich er­ heblich länger als die Zeitkonstante des RC-Gliedes 25 und liegt abhängig von der Drehzahl zwischen 400 µs und 1,2 ms.

Da der Steuertransistor 19 bei einer Serienherstellung gewissen Streuungen unterworfen ist, ist zu seiner Steuerstrecke ein Abgleichwiderstand 26 parallel ge­ schaltet, durch den der Steuertransistor 19 mit dem Zeitglied 25 abgestimmt wird. Die Werte des Abgleich­ widerstandes 26 liegen zwischen 300 Ω und 2 kΩ. Der Temperaturgang des Steuertransistors 19 wird durch einen NTC-Widerstand 27 von 10 kΩ bei 20°C ausgeglichen, der ebenfalls parallel zur Steuerstrecke des Steuer­ transistors 19 geschaltet ist.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine werden durch das umlaufende Magnetsystem 11 in der Primärwicklung 13 a des Zündankers 12 positive und negative Spannungshalb­ wellen erzeugt. Von dem auf Masse liegenden Anschluß der Primärwicklung 13 a aus gesehen, werden die positiven Spannungshalbwellen über die Diode 24 und den Widerstand 23 soweit bedämpft daß durch die Spannungspitzen die übrigen Bauelemente der Zündanlage nicht gefährdet werden. Die negativen Spannungshalbwellen werden zur Erzeugung der Zündenergie sowie zur Auslösung der Zün­ dung benötigt. Mit dem Beginn einer jeden negativen Spannungshalbwelle fließt zunächst ein Steuerstrom über den Widerstand 18 zur Steuerstrecke des Zündtran­ sistors 16 und schaltet diesen in den stromleitenden Zustand durch. Nunmehr kann über die Schaltstrecke des Zündtransistors 16 der Primärstrom fließen. Außerdem wird über den niederohmigen Widerstand 21 der Konden­ sator 22 in der Steuerschaltung der Zündanlage aufge­ laden. Die Ladung am Kondensator 22 hat zum Zündzeit­ punkt den Wert erreicht, der erforderlich ist, um über den Koppelwiderstand 20 die Steuerstrecke des Steuer­ transistors 19 durchzuschalten. Der Steuertransistor 19 wird dadurch in den stromleitenden Zustand gesteuert und seine Schaltstrecke überbrückt nunmehr die Steuer­ strecke des Zündtransistors 16, so daß dieser augen­ blicklich gesperrt wird. Der Primärstrom wird dadurch schlagartig unterbrochen, so daß in der Primärwicklung 13 a sowie in der Sekundärwicklung 13 jeweils ein Span­ nungsimpuls induziert wird. Der Hochspannungsimpuls der Sekundärwicklung erzeugt dabei an der Zündkerze 15 einen Zündfunken. Der Spannungsimpuls in der Primärwicklung gelangt dabei über den Widerstand 21 sowohl zum Konden­ sator 22 um ihn nachzuladen, als auch über den Koppel­ widerstand 20 zur Basis des Steuertransistors 19 und hält diesen in den stromleitenden Zustand.

Da durch die Unterbrechung des Primärstromes einerseits und durch die Energieabführung im Zündfunken an der Zündkerze 15 andererseits ein Schwingvorgang ausgelöst wird, soll verhindert werden, daß sich dieser Vorgang auf den Zündtransistor 16 auswirkt und daß es zu mehre­ ren kurzen und nicht ausreichend energiereichen Zünd­ funken kommt. Dies wird verhindert, indem die Ladung des Kondensators 22 über den Koppelwiderstand 20 durch eine genügend große Zeitkonstante des Zeitgliedes 25 so dosiert abgeführt wird, daß der Steuertransistor 19 während des gesamten Zündvorganges im Sättigungsbereich durchgesteuert bleibt und damit die Steuerstrecke des Zündtransistors 16 wirksam überbrückt.

Claims (4)

1. Kontaktlose Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnet­ generator mit mindestens einer Generator- bzw. Primärwicklung, an dem der Primärstromkreis einer Zündspule angeschlossen ist, deren Sekundärwicklung mindestens eine Zündkerze versorgt und mit einem steuerbaren elektronischen Zündschaltelement im Primärstromkreis, das durch einen Steuerschalter zum Zündzeitpunkt vom leitenden Zustand in den Sperrzustand umschaltbar ist, wobei an der Generatorwicklung ein Widerstand und ein dazu in Reihe liegender Kondensator parallel zur Generatorwicklung liegen und der Abgriff zwischen Widerstand und Kondensator abgegriffen und über einen Koppelwiderstand der Steuer­ strecke des Steuerschalters zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelwiderstand (20) und ein dazu in Reihe geschalteter weiterer Widerstand (26/27) einen parallel zum Kondensator (22) lie­ genden Spannungsteiler bilden, dessen Abgriff mit dem Steueranschluß des Steuerschalters (19) derart verbunden ist, daß der weitere Wi­ derstand (26/27) zur Steuerstrecke des Steuerschalters (19) parallel geschaltet ist und daß die Zeitkonstante (T = R × C) des aus dem Konden­ sator (22) und dem Koppelwiderstand (20) gebildeten Zeitgliedes (25) zur Kondensatorentladung bei leitendem Steuerschalter (19) größer als 10 µs ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ konstante des Zeitgliedes (25) kleiner als die maximale Funkenbrenn­ dauer ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerstrecke des Steuerschalters (19) parallel geschaltete Widerstand (26) ein Abgleichwiderstand ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerstrecke des Steuerschalters (19) ein NTC-Widerstand (27) parallel geschaltet ist.