DE3304331A1

DE3304331A1 - Zuendanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3304331A1
Application number: DE19833304331
Authority: DE
Inventors: Adolf 7000 Stuttgart Fritz; Thomas 7015 Korntal-Münchingen Jäkh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-02-09
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1984-08-09
Also published as: JPS59147873A; GB2134597A; JPH0472993B2; DE3304331C2; GB8403344D0; GB2134597B

Description

R. 18359

25-1 - 1983 Li/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART T

Zündanlage für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es ist (nach der DE-OS 1 673 3&5) bereits eine in dieser Richtung liegende Zündanlage bekannt, bei der jedoch eine Drehzahlbegrenzung herkömmlicher Art (d.h., wie sie beispielsweise nach der DE-PS 1 906 883 bekannt ist) dazu führt, daß bei Drehzahlbegrenzung keine stetige bzw. überhaupt keine Erzeugung der Zündspannung erfolgt und demzufolge dann kein der tatsächlichen Drehzahl entsprechendes Abbild zwischen der Primärwicklung und dem elektronischen Unterbrecher abgegriffen werden kann.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage werden durch Anwendung der kennzeichnenden Maßnahmen des Hauptanspruches die vorerwähnten Unzulänglichkeiten in befriedigendem Maß vermieden.

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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die schaltungsmäßige Realisierung der Erfindung angegeben.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Zündanlage, die gleichzeitig auch die Messung und Begrenzung der Drehzahl umfaßt, und Figur 2 eine gegenüber Figur 1 et"was abgeänderte Schaltung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Figur 1 schaltungsmäßig dargestellte Zündanlage soll für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündanlage wird aus einer Gleichstromquelle

1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine mit Masse verbundene Leitung 2 und von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 3 enthaltende Versorgungsleitung k aus. Die Versorgungsleitung k ist Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über einen elektronischen Unterbrecher T zur Masseleitung

2 führt. Der elektronische Unterbrecher 7 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-)Transistors 8 gebildet. Die zur Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 9 hat über eine Zündkerze 10 mit der Masseleitung 2 Verbindung. An der zwischen der Primärwicklung 5 und dem elektronischen Unterbrecher 7 vorhandenen Verbindung wird für eine mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu beaufschlagende Vorrichtung 11, im bevorzugten Fall für eine Anzeigevorrichtung 12, ein Abbild der Drehzahl abgegriffen.

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Dem Transistor 8 ist eine Schutzschaltung 13 zum Schutz gegen Überspannungen zugeordnet, die aus einem im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors liegenden Spannungsteiler 1k, 15 und einem zwischen dem Abgriff 16 des Spannungsteilers 1k , 15 und der Basis des Transistors 8 liegenden Schaltglied 17 bestimmter Durchbruchsspannung besteht. Dieses Schaltglied 17 ist im bevorzugten Fall eine Zenerdiode 17'·

Des weiteren ist die Versorgungsleitung k Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst zu der Anode einer Verpolungsschutzdiode 18 und danach über einen Strombegrenzungswiderstand 19 zu einem Schaltungspunkt 20 führt, um sich von dort über einen Pufferkondensator 21 zur Masseleitung 2 fortzusetzen. Dem Pufferkondensator 21 ist eine Zenerdiode 22 parallel geschaltet, die zur Stabilisierung des Potentiales an dem Schaltungspunkt 20 dient und mit ihrer Anode der Masseleitung 2 zugewandt ist.

Von dem Schaltungspunkt 20 führt eine Verbindung zu einem an sich bekannten Steuergerät 23, das über einen relativ großen Drehzahlbereich für eine konstante Dauer des vor jedem Zündvorgang über die Primärwicklung 5 geführten Stromflusses sorgt und beispielsweise nach Art des Gegenstandes der DE-PS 2 2kk 781 aufgebaut sein soll. Das Steuergerät 23 hat außerdem mit der Masseleitung 2 und an seinem Eingang mit einem einseitig an Massepotential liegenden Signalgeber 2k Verbindung. Der Signalgeber 2k soll nach Art eines kleinen Wechselstromgenerators aufgebaut sein, wobei in Verbindung mit dem Steuergerät 23 dafür gesorgt wird, daß der elektronische Unterbrecher 7 während der Impulsdauer ti Stromdurchlaßzustand und während

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der Impulsdauer t2 Sperrzustand aufweist. Zu diesem Zweck hat der Ausgang des Steuergerätes mit der Basis eines (npn-)Transistors 25 Verbindung, dessen Emitter an der Masseleitung 2 und dessen Kollektor über einen Widerstand 26 an dem Schaltungspunkt 20 liegt. Außerdem βeht von dem Kollektor des Transistors 25 eine Verbindung aus, die zu der Anode einer Blockierdiode 27 führt, um sich von deren Kathode zu der Basis des den elektronischen Unterbrecher 7 bildenden Transistors 8 fortzusetzen.

Schließlich ist die Zündanlage noch mit einer Drehzahlbegrenzungsschaltung 28 versehen, zu der ein Überwacher

29 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine gehört. Der Drehzahlüberwacher 29, der sowohl an den Schaltungspunkt 20 als auch an die Masseleitung 2 angeschlossen ist, hat an seinem Ausgang mit einem Steueranschluß 30 Verbindung. Des weiteren enthält die Drehzahlbegrenzungsschaltung 28 einen elektronischen Schalter 31, der durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-transistors 32 gebildet wird. Der Transistor 32 ist an seinem Emitter mit der Masseleitung 2 und an seinem Kollektor über einen Widerstand 33 mit dem Schaltungspunkt 20 verbunden. Die Basis des Transistors 32 hat sowohl mit dem Steueranschluß

30 als auch über einen Widerstand 3^ mit der Masseleitung 2 Verbindung. Dabei ist der Steueranschluß 30 noch an den Kollektor eines (npn-)Transistors 35 angeschlossen, dessen Emitter an der Masseleitung 2 und dessen Basis über einen Widerstand 36 an dem Kollektor des Transistors 25 liegt. Die Emitter-Kollektor-Strecke des den elektronischen Schalter 31 bildenden Transistors 32 ist der Basis-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors 37 parallel geschaltet, der ein npn-Typ ist und mit seinem Emitter ebenfalls an der Masseleitung 2 liegt. Dabei ist die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Tran-

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sistors 37 zwischen dem der Primärwicklung 5 angewandten Ende des Spannungsteilers 1k, 15 und der Masseleitung 2 eingefügt und der Kollektor dieses Transistors 37 außerdem über einen Rückkopplungswiderstand 38 an die Basis des Transistors 32 angeschlossen. Außerdem hat hier der Atigriff 16 des Spannungsteilers 1 k, 15 über einen Widerstand 39 mit der Kathode einer Zenerdiode kO Verbindung, deren Anode an der Basis des Transistors 32 liegt.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 3 geschlossen wird, ist die Anlage funktionsbereit. Es sei unterstellt, daß am Steuergerät 23 gerade der Zeitabschnitt ti beginnt, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 25 in den Sperrzustand und die den elektronischen Unterbrecher 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8 in den Stromdurchlaßzustand gelangt. Daraufhin wird über die Primärwicklung 5 Strom geführt und somit in der Zündspule 6 Zündenergie für den nächsten Zünd-"vorgang gespeichert.

Beginnt im Steuergerät 23 der Zeitabschnitt t2, so wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 25 in den Stromdurchlaßzustand und die den elektronischen Unterbrecher 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8 in den Sperrzustand gesteuert, woraufhin an der Zündspule 6 eine Induktionsspannung entsteht, die als Hochspannungsstoß der Zündkerze 10 zugeführt und dort zur Erzeugung eines elektronischen Überschlages (Zündfunkens) verwendet wird. Gleichzeitig werden die Induktionsspannungsimpulse in der Vorrichtung 11 als Drehzahlinformation verwertet.

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Damit nun bei Erreichen einer maximal zulässigen Drehzahl die Erzeugung eines Zündfunkens unterdrückt, die tatsächliche Drehzahlinformation jedoch weiterhin zur Verfugung gestellt wird, wird die Drehzahlbegrenzungsschaltung 28 zur Wirkung gebracht. Das geschieht dadurch, daß der normalerweise durch den Drehzahlüberwacher 29 an die Masseleitung 2 geschaltete Steueranschluß 30 jetzt durch den Drehzahlüberwacher 29 von der Masseleitung 2 getrennt wird, weshalb nunmehr der durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 32 gebildete elektronische Schalter 31 in Einschaltbereitschaft gelangt, V'ird jetzt durch Sperren des elektronischen Unterbre-· chers 7 an der Zündspule 6 die Induktionsspannung erzeugt, so kann die Spannung an der Primärwicklung 6 zunächst einmal auf einen für eine zufriedenstellende Drehzahlinformation ausreichenden Wert ansteigen. Wird dieser Wert erreicht, so bricht die Zenerdiode ^O durch, woraufhin Steuerstrom über den Transistor 32 fließt und der elektronische Schalter 31 Stromdurchlaßzustand, dagegen die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 37 Sperrzustand annimmt. Diese Schaltzustände der Transistoren 32, 37 bleiben über den Rückkopplungswiderstand 38 aufrechterhalten und bewirken, daß der Spannungsteilerwiderstand 15 von der Masseleitung 2 getrennt und die Begrenzungswirkung an der Zenerdiode 17^r auf einen Wert herabgesetzt wird, bei dem die Spannung an der Sekundärwicklung 9, welche der Spannung an der Primärwicklung 5 phasenmäßig nacheilt, an der Zündkerze 10 keinen Zündfunken hervorrufen kann.

Die Drehzahlbegrenzungsschaltung 28 wird vorzugsweise beim'nächsten Einschalten der Primärwicklung 5 wieder außer Bereitschaft genommen, indem dann über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 35 Steuerstrom fließen kann, der eine Umsteuerung der zugehörigen Emitter-

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Kollektor-Strecke in den Stromdurchlaßzustand zur Folge hat. Es wird dann die Basis des Transistors 32 sowohl durch den Transistor 35 als auch durch die sich dann wieder schließende Schaltstrecke in dem Drehzahlüberwacher 29 an die Masseleitung 2 gelegt, woraufhin der durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 32 gebildete elektronische Schalter 31 erneut Sperrzustand, dagegen die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 37 wieder Stromdurchlaßzustand annimmt und sich der Normalzustand wieder einstellt. Hält sich die Drehzahl unterhalb des maximal zulässigen Wertes, so bleibt der Normalzustand bestehen, anderenfalls setzt der eben beschriebene Drehzahlbegrenzungsvorgang erneut ein.

Die Zündanlage nach Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 dadurch, daß das zur Schutzschaltung 13 gehörende Schaltglied 17 bestimmter Durchbruchsspannung aus zwei in Serie geschaltete, mit der Kathode dem Abgriff 16 zugewandte Zenderdioden ij-1 , h2 besteht und. von dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Zenerdioden kl, \2. ein Schaltungszweig ausgeht, der über einen Widerstand U3 zu der Basis des den elektronischen Schalter 31 bildenden Transistors 32 führt. Das der Primärwicklung 5 abgewandte Ende des Spannungsteilers \\, 15 liegt hier direkt an der Masseleitung 2. Der zu dem weiteren Transistor 37 gehörende Kollektor ist sowohl über einen Widerstand hk an den Schaltungspunkt 20 als auch über einen Kondensator U 5 an die Basis eines (npn-)Transistors h6 angeschlossen. Der Transistor U6 hat an seinem Emitter mit der Masseleitung 2 und an seinem Kollektor über die Serienschaltung einer ersten, Induktionswicklung hj und eines Widerstandes hQ mit dem Schaltungspunkt 20 Verbindung. Die erste Induktionswicklung hj ist durch einen mit gestricheltem Linienzug angedeuteten Eisenkern h9 mit einer zweiten Induktionswicklung 50 gekoppelt, die mit ihrem einen Wick-

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lungsende an der Steuerlektrode eines Thyristors 51 und mit ihrem anderen Wicklungsende an der Kathode dieses Thyristors 51 liegt. Die Anoden-Kathoden-Strecke des Transistors 51 ist der Primärwicklung 5 parallel geschaltet. Der im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des Transistors k6 liegende Widerstand 52 dient nur Entladung des Kondensators k5·

Gegenüber der Zündanlage nach Figur 1 hat diejenige nach Figur 2 folgende Wirkungsunterschiede:

Wenn hier die maximal zulässige Drehzahl erreicht wird und somit der elektronische Schalter 31 in Umschaltbereitschaft gebracht ist, verursacht die an der Zündspule 6 ansteigende Induktionsspannung bei einer für die Vorrichtung 11 wirkungsmäßig ausreichenden Drehzahlinformation einen Wert, bei dem die Zenerdiode 1+1 durchbricht und somit die Lieferung eines Impulses an die Basis des den elektronischen Schalter 31 bildenden Transistors 32 erfolgt, woraufhin der elektronische Schalter 31 Stromdurchlaßzustand annimmt. Dadurch wird die Emitter-Kollektor Strecke des weiteren Transistors 37 nichtleitend und ein Ladestrom für den Kondensator k-5 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors k6 geführt, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors U6 kurzzeitig leitend und über den Widerstand ^8 sowie die Induktionswicklung kj ein kurzer Stromimpuls geführt wird. Dieser Stromimpuls wird auf die Induktionswicklung 50 übertragen, die daraufhin einen Steuerstromfluß am Thyristor 51 verursacht. Durch die von an der Zündspule 6 vorhandene und an der Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 51 anliegende Induktionsspannung wird diese Anoden-Kathoden-Strecke leitend, so daß durch den jetzt einsetzenden Induktionsstromfluß die Induk-

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tionsspannung auf einen Wert herabgesetzt wird, der zu keinem elektrischen Überschlag an der Zündkerze 10 führen kann. Auch hierbei ist dafür gesorgt, daß einerseits an der Zündkerze 10 kein Zündfunke entsteht, daß aber andererseits eine brauchbare Drehzahlinformation an die Vorrichtung 11 geliefert wird.

Nach Abklingen der Induktionsspannung wird der Thyristor 51 an seiner Anoden-Kathoden-Strecke wieder nichtleitend. Die soeben beschriebenen Schaltvorgänge in der Drehzahlbegrenzungsschaltung 28 werden wieder aufgehoben, sobald der elektronische Unterbrecher 7 und damit auch die Emitter Kollektor-Strecke des Transistors 35 in den Stromdurchlaßzustand gesteuert wir-d. Der Kondensator U5 kann sich dann durch die Stromdurchlaßzustand annehmende Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors 37. über den Widerstand 52 entladen.

Claims

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Ansprüche

( 1.)Zündanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule, deren Primärwicklung mit einem elektronischen Unterbrecher eine an eine Stromquelle anschließbare Serienschaltung "bildet und deren Sekundärwicklung mit wenigstens einer Zündkerze Wirkungsverbindung hat, und ferner mit einer ein Abbild der Drehzahl zwischen der Primärwicklung und dem elektronischen Unterbrecher abgreifenden Vorrichtung, insbesondere einer Anzeigevorrichtung, dadurch' gekennzeichnet, daß eine Drehzahlbegrenzungsschaltung (28) Anwendung findet, welche die beim Sperren des elektronischen Unterbrechers (7) an der Zündspule (6) entstehende Induktionsspannung zunächst auf einen für ein wirkungsvolles Abbild der Drehzahl erforderlichen Wert ansteigen und danach soweit abfallen läßt, daß an der Zündkerze (10) kein elektrischer Überschlag (Zündfunke) auftreten kann.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Unterbrecher (7) ein durch eine Schutzschaltung (13) gegenüber Überspannung geschützter Transistor (8) ist, wobei die Schutzschaltung (13) aus einem im Nebenschluß der Emitter-Kollektor-Strecke liegenden Spannungsteiler (lh, 15) und einem zwischen dem Abgriff (16) des Spannungsteilers (1h, 15) und der Basis liegenden Schaltglied (17) bestimmter Durchbruchsspannung besteht und wobei ferner die Schutz-sehaltung (13) gleichzeitig zur Drehzahlbegrenzung benutzt wird.

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3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit Erreichen der maximal zulässigen Drehzahl in der Drehzahlbegrenzungsschaltung (28) durch ··' einen Drehzahlüberwacher (29) ein elektronischer Schalter (31) in Umschaltbereitschaft bringen und mit Erreichen eines bestimmten Wertes der an der Zündspule (6) entstehenden Induktionsspannung über einen von der Schutzschaltung (13) ausgehenden Schaltzweig umschalten läßt, woraufhin Mittel (lh-, 17 bzw. 51) zur Herabsetzung der an der Zündspule (6) entstehenden Induktionsspannung zur Wirksamkeit gebracht werden.
h. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Umschaltbereitschaft des elektronischen Schalters (31) abschalten läßt und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von der Umsteuerung des elektronischen Unterbrechers (7) in den Stromdurchlaßzustand.
5. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (31) ein Transistor (32) ist, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors (37) liegt, wobei im Hormalfall der den elektronischen Schalter (31) bildende Transistor (32) an seiner Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend und der weitere Transistor (31) an seiner Emitter-Kollektor-Strecke leitend ist.
6. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der Primärwicklung (5) abgewandte Ende des Spannungsteilers (1k, 15) über die Emitter-Kollektor-Strecke des weiteren Transistors (31) mit dem Emitter des den elektronischen Unterbrecher (7) bildenden Transistors (8) Verbindung hat, daß ferner

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der Abgriff (16) des Spannungsteilers (1^, 15) über ein Schaltglied (17) bestimmter Durchbruchsspannung an der Basis des den elektronischen Schalter (31) bildenden Transistors (32) liegt und daß schließlich zwischen der Basis des den elektronischen Schalter

(31) bildenden Transistors (32) und dem Kollektor des weiteren Transistors (37) ein Rückkopplung.swiderstand (38) eingefügt ist.
7. Zündanlage nach Anspruch 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Schutzschaltung (13) gehörende Schaltglied (17) bestimmter Durchbruchsspannung aus mehreren mit der Kathode dem Abgriff (16) des Spannungsteilers (i4, 15) zugewandten Zenerdiodefl(k1, k2) besteht, daß ferner der Verbindungspunkt zweier solcher Zenerdioden (^1₉ ^2) mit der Basis des den elektronischen Schalter (31) bildenden Transistors (32) Verbindung hat und daß schließlich die Umsteuerung dieses Transistors

(32) in den Stromdurchlaßzustand zum Einschalten eines Thyristors (51) benutzt wird, der in einem Nebenschlußzweig der Primärwicklung (5) liegt.