DE1931236B2 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Zündtransformator, der ausgangsseitig in einem wenigstens eine Zündkerze enthaltenden Zündstromkreis und eingangsseitig sowohl in dem einen elektronischen Entladeschalter enthaltenden Entladestiomkreis eines Zündkondensators als auch in einem unmittelbar zu einer Spannungsquelle führenden, einen elektronischen Öffnungsschalter enthaltenden Gleichstromkreis liegt, wobei der Ablauf eines Zündvorganges in der Weise bewerkstelligt ist, daß der Entladeschalter in den stromdurchlassenden Zustand, dagegen der Öffnungsschalter in den stromsperrenden Zustand gesteuert wird, um im Zündkondensator gespeicherte elektrische Energie und im Zündtransformator gespeicherte magnetische Energie gemeinsam an der Erzeugung der für den Zündstromkreis bestimmten Zündspannung zu beteiligen.

Eine derartige Zündanlage gewährleistet auch noch bei stark verschmutzter Zündkerze und inhomogenem Kraftstoff-Luft-Gemisch mit Sicherheit die Erzeugung eines wirkungsvollen Zündfunkens.

Es sind (z. B. nach der US-Patentschrift 32 80 809) schon Prinzipschaltungen für solche Zündanlagen bekannt, die jedoch hinsichtlich der Steuerung des Zündvorganges noch keine zufriedenstellende Lösung zeigen. So stehen beispielsweise bei einer dort entnehmbaren Zündanlage, welche entsprechend den modernen Ansprüchen elektronisch gesteuert wird, die Steuerkreise des Eniladeschalters und des Öffnungsschalters mit dem Zündkondensator so in Verbindung, daß die dem Zündkondensator zugeführten Ladestromimpulse leicht Fehlschaltungen auslösen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die auch hinsichtlich der Steuerung des Zündvorganges zufriedenstellend arbeitet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß, wenn sich der vorher aufgeladene Zündkondensator im stromdurchlassenden Zustand des Entladeschalters entlädt, eine dabei im Zündtransformator erzeugte Spannung zur Umsteuerung des zum Gleichstromkreis gehörenden Öffnungsschalters in den stromsperrenden Zustand ausgenutzt ist.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben.
Es zeigt

F i g. 1 eine Zündanlage mit Ausnahme der an die Steuerelektroden des Entladeschalters und des Öffnungsschalters anzuschließenden Steuerschaltung,

F i g. 2 die an die Steuerelektroden des Entladeschalters und des Öffnungsschalters anzuschließende Steuerschaltung und

Fig.3 bis 5 verschiedenartige Einfügungen des Zündtransformators in die Schaltungsanordnung der Zündanlage.

Die Zündanlage nach F i g. 1 ist für eine Brennkraftmaschine bestimmt und enthält einen Zündtransformator 11, der ausgangsseitig, d. h. mit seiner Sekundärwicklung 12, in dem eine Zündkerze 13 enthaltenden Zündstromkreis liegt. Selbstverständlich können in an sich bekannter Weise auch mehrere Zündkerzen vorgesehen sein, die durch einen nichtdargestellten Zündverteiler im jeweils erforderlichen Zeitpunkt mit dem Zündstromkreis in Verbindung gebracht werden.

Eingangsseitig weist der Zündtransformator 11 eine Hauptwicklung 14 und eine Speicherwicklung 15 auf, die beide gemeinsam mit der Sekundärwicklung 12 auf einem Eisenkern 16 sitzen. Die Hauptwicklung 14 liegt in einem zu einem Zündkondensator 17 gehörenden Entladestromkreis, der sich mittels eines Entladeschalters 18 schließen und öffnen läßt. Als Entladeschalter 18 ist ein steuerbarer Gleichrichter, vorzugsweise ein Thyristor, gewählt, der mit seiner Anode A 1 an dem Zündkondensator 17 und mit seiner Kathode Ki an der Hauptwicklung 14 liegt. Der zwischen dieser Kathode K 1 und der Hauptwicklung 14 liegende Verbindungspunkt 19 ist an einer zu einem Gleichstromkreis gehörenden Plusleitung 20 angeschlossen, die mittels eines Betriebsschalters 21 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle 22, z. B. der zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Batterie, verbunden werden kann. Dagegen ist der zwischen der Anode A 1 und dem Zündkondensator 17 liegende Verbindungspunkt 23 an dem positiven Ausgang 24 eines mit strichpunktiertem Linienzug umgrenzten Gleichspannungswandlers 25 angeschlossen.

Der Gleichspannungswandler kann ein an sich bekannter Eintaktwandler oder auch ein an sich bekannter Gegentaktwandler sein. Im bevorzugten Beispielsfall ist ein Gegentaktwandler gewählt, der an seinem Ausgang vier in einer Brückenschaltung 26 liegende Gleichrichter 27, 28, 29, 30 aufweist Die Brückenschaltung 26 ist mit ihren beiden Eingangsanschlüssen 31, 32, an der Sekundärwicklung 33 eines Wandlertransformators 34 angeschlossen, während der positive Ausgang 24 an dem Verbindungspunkt 23 und der negative Ausgang 35 an einer zu dem Gleichstromkreis gehörenden Minusleitung 3b liegen, die an dem

Minuspol der Spannungsquelle 22 und gleichzeitig an Masse angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 33 des Wandlertransformators 34 sitzt auf einem Eisenkern 37, der außerdem eine Primärwicklung 38 und zwei Rückkopplungswicklungen 39, 40 trägt. Die Rückkopplungswicklungen 39, 40 sind an einem Ende über einen Leitungszug 41 unmittelbar miteinander verbunden, während das andere Ende dieser Wicklungen 39,40 über je eine von zwei Dioden 42,43 an die Basis 44 bzw. 45 je eines von zwei Transistoren 46, 47 geführt ist. Die Emitter 48. 49 dieser Transistoren 46, 47 sind durch einen Leitungszug 50 miteinander verbunden, wobei dieser Leitungszug 50 außerdem an die Minusleitung 36 und an die Anoden zweier Dioden 51,52 angeschlossen ist. Dabei liegt die Diode 51 ebenso wie die Diode 42 mit ihrer Kathode an der Basis 441 des Transistors 46 und die Diode 52 ebenso wie die Diode 43 mit ihrer Kathode an der Basis 45 des Transistors 47. Ferner ist der Transistor 46 mit seinem Kollektor 53 an das eine Ende der Primärwicklung 38 und der Transistor 47 mit seinem Kollektor 54 an das andere Ende der Primärwicklung 38 angeschlossen. Die Primärwicklung 38 hat eine Mittelanzapfung 55, die mit der Plusleitung 20 verbunden ist.

Am positiven Ausgang 24 des Gleichspannungswandlers 25 ist eine die dort auftretende Spannung kontrollierende, mit strichpunktiertem Linienzug umgrenzte Überwachungseinrichtung 56 angeschlossen, die zur Außerbetriebnahme des Gleichspannungswandlers 25 dann Verwendung findet, wenn diese Spannung einen bestimmten Wert überschreitet. Zu diesem Zweck ist die von dem positiven Ausgang 24 des Gleichspannungswandlers 25 ausgehende und zu der Überwachungseinrichtung 56 führende Anschlußleuung 57 über einen Widerstand 58 an der Basis 59 eines Transistors 60 angeschlossen. Von der Basis 59 des Transistors 60 führt außerdem zu der Minusleitung 36 eine Verbindung, die einen temperaturabhängigen Widerstand 61 mit negativem Temperaturkoeffizienten enthält, zu dem ein Widerstand 62 in Serie und ein Widerstand 63 parallel geschaltet ist. Der Emitter 64 des Transistors 60 ist an die Anode einer mit der Kathode an der Minusleitung 36 liegenden Diode 65 und an dem Emitter 66 eines Transistors 67 angeschlossen, Der Kollektor 68 des Transistors 60 liegt über einen Widerstand 69 an der Plusleitung 20 und über die aus einem Kondensator 70 und einem Widerstand 71 bestehende Parallelschaltung an der Basis 72 des Transistors 67. Der Kollektor 73 des Transistors 67 ist über einen Widerstand 74 mit der zu einem Transistor 75 gehörenden Basis 76 verbunden, die außerdem noch über eine einen Kondensator 77 und einen Widerstand 78 enthaltende Parallelschaltung an der Plusleitung 20 liegt. Der Transistor 75 ist an seinem Emitter 79 unmittelbar mit der Plusleitung 20 und an seinem Kollektor 80 über einen Widerstand 81 mit dem zu dem Gleichspannungswandler 25 gehörenden Leitungszug 41 verbunden.

Der Zündtransformator 11 liegt mit seiner Speicherwicklung 15 in einem Gleichstromkreis, der bei geschlossenem Betriebsschalter 21 über die Plusleitung 20 und die Minusleitung 36 mit der Spannungsquelle 22 verbunden ist. Die Speicherwicklung 15 ist mit einem Ende an dem Verbindungspunkt 19 und somit an der Plusleitung 20 angeschlossen, während von ihrem anderen Ende zu der Minusleitung 36 eine Verbindung führt, die einen vorzugsweise mit einem Begrenzungswiderstand 82 in Serie geschalteten elektronischen Öffnungsschalter 83 enthält. Als Öffnungsschalter 83 ist ebenfalls ein steuerbarer Gleichrichter, vorzugsweise ein Thyristor gewählt, der mit seiner Anode A 2 der Speicherwicklung 15 und mit seiner Kathode K 2 der Minusleitung 36 zugekehrt ist.

Das Prinzip der Zündanlage beruht nun darauf, daß beim Ablauf eines Zündvorganges der Entladeschalter 18 in den stromdurchlassenden Zustand, dagegen der Öffnungsschalter 83 in den stroinsperrenden Zustand gesteuert wird, um im Zündkondensator 17 gespeicherte elektrische Energie und im Zündtransformator 11 gespeicherte magnetische Energie gemeinsam an der Erzeugung der für den Zündstromkreis bestimmten Zündspannung zu beteiligen. Um dies zu erreichen, findet zur Umsteuerung des Öffnungsschalters 83 in den stromsperrenden Zustand eine im Zündtransformator 11 durch die Entladung des Zündkondensators erzeugte Spannung Verwendung. Dabei kommt diese Spannung so zur Anwendung, daß sie der normalerweise an der Anode A 2 und der Kathode K 2 liegenden, von der Spannungsquelle 22 gelieferten Spannung entgegengerichtet ist und infolgedessen die für den leitenden Zustand der Anoden-Kathoden-Strecke A2 — K2 notwendige Anodenspannung aufhebt. Im Beispielsfall ist die zur Umsteuerung des Öffnungsschalters 83 in den stromsperrenden Zustand dienende Spannung eine von der Hauptwicklung 14 an der Speicherwicklung 15 induzierte Spannung. Es hat sich dabei als günstig erwiesen, wenn die Hauptwicklung 14 und die Speicherwicklung 15 wenigstens annähernd gleich große Windungszahlen haben. Ferner hat es sich dabei als günstig erwiesen, wenn die Kapazität des Zündkondensators 17 größer gewählt wird als die am Zündtransformator 11 ausgangsseitig vorhandene und auf die Hauptwicklung 14 übertragene Summe der Kapazitäten.

Des weiteren empfiehlt es sich, dem Öffnungsschalter 83 die aus einem Widerstand 84 und einem Kondensator 85 bestehende Serienschaltung parallel zu schalten. Auch hat es sich als günstig erwiesen, an den Öffnungsschalter 83 einen Nebenschlußzweig zu legen, der ein Spannungsstabilisierendes Glied 86, z. B. einen sogenannten VDR-Widerstand, bzw. — wie mit gestrichelten Linienzug angedeutet — die aus einem Kondensator 87 und einem Widerstand 88 bestehende Parallelschaltung enthält. Dabei kann in diesem Nebenschlußzweig noch eine Diode 89 eingefügt sein, die von der zur Umsteuerung des Öffnungsschalters 83 in den stromsperrenden Zustand dienenden Spannung in Sperrichtung beansprucht wird.

In F i g. 2 ist eine für die Zündanlage gemäß F i g. 1 besonders geeignete Steuerschaltung gezeigt. Dort ist der als Entladeschalter 18 verwendete steuerbare Gleichrichter an seiner Steuerelektrode S1 über einen ersten Steuerwiderstand 90 enthaltende Verbindung an die Plusleitung 20 und über eine einen ersten Steuerkondensator 91 enthaltende Verbindung an einem an der Minusleitung 36 liegenden zweiten Steuerwiderstand 92 angeschlossen. Dabei kann dem ersten Steuerwiderstand 90 ein Kondensator 93 parallel geschaltet und in der von der Steuerelektrode 51 zu dem ersten Steuerkondensator 91 führenden Verbindung ein Begrenzungswiderstand 94 vorgesehen sein. Von dem zwischen dem zweiten Steuerwiderstand 92 und dem ersten Steuerkondensator 91 liegenden Verbindungspunkt 95 führt zu der Plusleitung 20 eine Verbindung, welche die zu einem ersten Transistor Ti (vom pnp-Typ) gehörende Emitter-Kollektor-Strecke El-CI enthält Die Basis Bi des ersten Transistors Π steht mit einem mit der nicht dargestellten

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Brennkraftmaschine gekuppelten Unterbrecherschalter KS so in Wirkungsverbindung, daß durch öffnen dieses Unterbrecherschalters 96 die Emitter-Kollektor-Strekke £1—Cl in den stromdurchlassenden Zustand gesteuert wird.

Der Unterbrecherschalter 96 liegt mit einem Anschluß an der Minusleitung 36 und mit dem anderen Anschluß über einen einen Kontaktreinigungsstrom verursachenden Widerstand 97 an der Plusleitung 20. Der widerstandsseitige Anschluß dts Unterbrecherschalters % ist außerdem an die Kathode einer Entkopplungsdiode 98 angeschlossen, die anodenseitig über einen Bemessungswiderstand 99 an einem Verbindungspunkt 100 'iegt. Dieser Verbindungspunkt 100 liegt zwischen einem an der Plusleitung angeschlossenen Widerstand 101 und einer mit ihrer Anode an der Minusleitung 36 angeschlossenen Zenerdiode 102, der zweckmäßig ein Kondensator 103 parallel geschaltet ist. Der zwischen der Diode 98 und dem Widerstand 99 liegende Verbindungspunkt iO4 ist über einen Bemessungswiderstand 105 an der Basis 52 eines zweiten Transistors 72 (vom npn-Typ) angeschlossen. Dieser Transistor T2 ist an seinem Emitter £2 an der Anode einer Stabilisierungsdiode 106 angeschlossen, die mit ihrer Kathode an der Basis B 2 liegt. Außerdem ist dieser Transistor T2 an seinem Kollektor C 2 an dem Verbindungspunkt 100 und an seinem Emitter £2 noch an der Anode einer Diode 1C7 angeschlossen, die an ihrer Kathode über einen ersten Ladewiderstand 108 mit einem an der Minusleitung 36 liegenden zweiten Steuerkondensator 109 verbunden ist. Der erste Ladewiderstand 108 hat die aus einem zweiten Ladewiderstand 110 und einem dritten Steuerkondensator 111 bestehende Serienschaltung in seinem Nebenschluß und an seinem dem zweiten Steuerkondensator 109 zugekehrten Anschluß mit der Anode einer Diode 112 Verbindung, die mit ihrer Kathode über einen Entladewiderstand 113 an dem widerstandsseitigen Anschluß des Unterbrecherschalters 96 liegt. Der zweite Steuerkondensator 109 steht an dem der Minusleitung 36 zugekehrten Anschluß sowohl über einen zur Ableitung von Störwellen dienenden Kondensator 114 mit dem Kollektor C3 als auch über einen Widerstand 115 mit dem Emitter £3 eines dritten Transistors 73 (vom npn-Typ) in Verbindung, während sein anderer Anschluß über einen Widerstand 116 an der Basis B 3 dieses Transistors 73 liegt. Außerdem liegt der Emitter £3 an der Anode einer mit der Basis 53 verbundenen Diode 117 und über einen Bemessungswiderstand 118 an dem Verbindungspunkt 100. Der Kollektor C3 des dritten Transistors Γ3 liegt außerdem noch an einem an dem Verbindungspunkt 100 angeschlossenen Bemessungswiderstand 119 und an einem als Differenzierglied arbeitenden Kondensator 120, dessen anderer Anschluß über einen Bemessungswiderstand 122 mit der Basis 54 eines vierten Transistors T4 (vom npn-Typ) in Verbindung steht. Diese Basis 54 ist außerdem an einem an dem Verbindungspunkt 100 liegenden Bemessungswiderstand 123 und an der Kathode einer an der Minusleitung 36 liegenden Stabilisierungsdiode 124 angeschlossen. Außerdem ist der vierte Transistor 74 an seinem E~ittsr F4 tirün'ttelber üii* d*?r Mtniisleitune 36 und an seinem Kollektor CA mit einem an dem Verbindungspunkt 100 liegenden Widerstand 125 sowie mit der Basis 55 eines fünften Transistors T5 (vom npn-Typ) verbunden. Der Transistor 75 ist an seinem Emitter £5 ebenfalls unmittelbar an der Minusleitung 36 und an seinem Kollektor C5 an einem an der Plusleitung 20 liegenden Bemessungswiderstand 126 sowie an einem an der Basis B\ des ersten Transistors Ti liegenden Bemessungswiderstand 127 angeschlossen.

Das Schließen des Unterbrechungsschalters 96 wird im vorliegenden Beispielsfall zur Umsteuerung des als Öffnungsschalters 83 verwendeten steuerbaren Gleichrichters in den stromdurchlassenden Zustand ausgenutzt. Demzufolge führt von dem widerstandsseitigen

ίο Anschluß des Unterbrecherschalters % eine Verbindung zu der Kathode einer Entkopplungsdiode 128, deren Anode über einen Bemessungswiderstand 129 an der Basis 56 eines sechsten Transistors T6 (vom pnp-Typ) liegt. Diese Basis 56 ist außerdem über die aus einem Bemessungswiderstand 130 und einem zur Ableitung von Störwellen dienenden Kondensator 131 bestehende Parallelschaltung an den Verbindungspunkt 100 angeschlossen. Ferner ist auch der Emitter £6 dieses Transistors 76 an dem Verbindungspunkt 100 angeschlossen. Der Kollektor C 6 des sechsten Transistors 76 ist mit einem an der Minusleitung 36 liegenden Bemessungswiderstand 132 und mit einem vierten Steuerkondensator 133 verbunden. Dieser Steuerkondensator 133 ist an seinem anderen Anschluß mit einem an der Minusleitung 36 liegenden Bemessungswiderstand 134 und mit der Anode einer Ladediode 135 verbunden. Die Kathode dieser Diode 135 steht über die einen dritten Ladewiderstand 136 und einen fünften Steuerkondensator 137 enthaltende Serienschaltung mit der Minusleitung 36 in Verbindung, Diese Serienschaltung 136,137 hat zwei in Reihe geschaltete Widerstände 138,139 in ihrem Nebenschluß, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt 140 dieser beiden Widerstände 138, 139 an der Basis 57 eines siebenten Transistors 77 (vom npn-Typ) und über eine einen Kondensator 141 enthaltende Verbindung an dem gleichzeitig an der Minusleitung 36 angeschlossenen Emitter £7 dieses Transistors 77 liegt. Der Kollektor Cl des siebenten Transistors 77 hat über die Serienschaltung zweier Widerstände Widerstände 142,143 Verbindung mit der Plusleitung 20. Der gemeinsame Verbindungspunkt 144 dieser beiden Widerstände 142, 143 liegt an der Basis

58 eines achten Transistors 78 (vom pnp-Typ) und über einen Kondensator 145 an der Plusleitung 20, die auch mit dem Emitter £8 dieses Transistors 78 verbunden ist. Der Kollektor C 8 dieses Transistors 78 steht mit der Minusleitung 36 über die Serienschaltung zweier Widerstände 146, 147 in Verbindung, deren gemeinsamer Verbindungspunkt 148 an der Steuerelek-

trode 52 des als Öffnungsschalter 83 verwendeten steuerbaren Gleichrichters und über einen Kondensator 149 ehenfalls an der Minusleitung 36 angeschlossen ist.

Im Bedarfsfall kann — wie im Beispielsfall gezeigt — zu der aus dem Betriebsschalter 21 und der Spannungs quelle 22 bestehenden Serienschaltung noch eint Zenerdiode 150 parallel geschaltet sein.

Die Wirkungsweise der Zündanlage ist folgende Wird, um die Brennkraftmaschine in Betrieb zu nehmen der Betriebsschalter 21 geschlossen, so beginnt dei

Gleichspannungswandler 25 in an sich bekannter Weis* zu oszillieren, wodurch an dem Ausgang 24, 35 de Gleichrichterbrückenschaltung 26 ein pulsierende Oleichstrom auftritt, der der. Zündkondensator 17 au Hochspannungspotential auflädt Dieses Hochspan

nungspotential wird durch die Überwachungseinrich tung 56 kontrolliert. Bevor das Hochspannungspotentia einen gefährlichen Wert annehmen kann, wird die Basi

59 des Transistors 60 so weit positiv vorgespannt, dal

die Emitter-Kollektor-Strecke 64 — 68 in den stromdurchlassenden Zustand gelangt. Das hat zur Folge, daß die Emitter-Kollektor-Strecke 66 — 73 des Transistors 67 und somit auch die Emitter-Kollektor-Strecke 79 — 80 des Transistors 75 in den stromsperrenden Zustand gesteuert wird. Dabei unterbricht die Emitter-Kollektor-Strecke 79-80 des Transistors 75 die von der Plusleitung 20 ausgehende, über den Widerstand 81 zu dem Leitungszug 41 geführte Verbindung, so daß der Gleichspannungswandler 25 selbsttätig so lange außer Betrieb genommen wird, bis das Hochspannungspotentiiil wieder auf einen Normalwert abgefallen und die vorerwähnte Umsteuerung der Transistoren 60, 67, 75 wieder rückgängig gemacht worden ist.

Das Auslösen eines Zündvorganges erfolgt durch öffnen des Unterbrecherschalter 96, der dann bewirkt, daß die Basis B 2 des zweiten Transictors 7"2 an das für die Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke £2—C2 in den stromdurchlassenden Zustand notwendige Potential gelegt wird. Über den Widerstand 101, die leitende Emitter-Kollektor-Strecke £2-C2, die Diode 107 und sowohl den ersten Ladewiderstand 108 als auch den zweiten Ladewiderstand 110 und den dritten Steuerkondensator 111 wird der zweite Steuerkondensator 109 aufgeladen und die Basis B 3 des dritten Transistors 73 so weit positiv vorgespannt, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke £3-C3 in den stromdurchlassenden Zustand gelangt. Dabei wird mit Hilfe des als Differenzierglied 120 verwendeten Kondensators eine negative Spannungsspitze erzeugt, die an die Basis B 4 des vierten Transistors 74 gelangt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke £4-C4 in den stromsperrenden Zustand steuert. Dadurch steigt das Potential an der Basis B 5 des fünften Transistors 75 so weit in positiver Richtung an, daß dessen Emitter-Koilektor-Strecke E5-C5 stromleiteiid wird und der Basis Sl des ersten Transistors 71 ein Potential zuführt, durch welches auch die Emitter-Kollektor-Strecke £1 -Cl des ersten Transistors 71 in den stromdurchlassenden Zustand gelangt. Der vorher über den erster. Steuerwiderstand 90, den Begrenzungswiderstand 94 und den zweiten Steuerwiderstand 92 aufgeladene erste Steuerkondensator 91 kann sich nunmehr über den ersten Steuerwiderstand 90, den Begrenzungswiderstand 94 und die leitende Emitter-Kollektor-Strecke £1-C1 des ersten Transistors 71 in der Weise entladen, daß bei dem als Entladeschalter 18 verwendeten steuerbaren Gleichrichter die Steuerelektrode Sl positiver als die Kathode K 1 und somit die Schaltstrekke A 1 - Ki stromleitend wird. Hierbei entlädt sich der Ztiⁿdkondensator 17 über die Hauptwicklung 14, wodurch in der Sekundärwicklung 12 eine Zündspannung mit steiler Anstiegsfianke induziert wird. Gleichzeitig damit wird aber auch in der Speicherwicklung 15 eine Spannung induziert, welche der Spannung der Spannungsquelle 22 entgegengerichtet ist und an der Anoden-Kathoden-Strecke A 2-K2 des als Öffnungsschalter 83 verwendeten steuerbaren Gleichrichters bewirkt, daß diese Schaltstrecke A2—K2 unterbrochen wird. Nunmehr ruft die durch die Speicherwicklung 15 gespeicherte magnetische Energie ebenfalls eine Zündspannung in der Sekundärwicklung 12 hervor. Man muß hierbei darauf achten, daß die Dauer, während der die Gegenspannung an der Anoden-Kathoden-Strecke A 2 - K 2 auftritt, größer als die Entionisierungszeit dieser Strecke A 2 — K 2 ist

Optimale Ergebnisse hinsichtlich der Energieübertragung und auch hinsichtlich der erzeugbaren Zündspannungen im Zündtransformator 11 erhält man, wenn die zunächst in der Sekundärwicklung 12 auftretende, von der gespeicherten elektrischen Energie abhängige Spannungshalbwelle negative Polarität und die daran anschließend dort auftretende, sowohl von der infolge Umladung des Zündkondensators 17 gespeicherten elektrischen Energie als auch von der gespeicherten magnetischen Energie abhängige Spannungshalbwelle positive Polarität hat. Dadurch erreicht man, daß diese

ίο beiden Spannungshalbwellen wenigstens annähernd wertmäßig gleich groß gemacht werden können. Außerdem sind auch die von der gespeicherten magnetischen Energie abhängigen Folgefunken an der Zündkerze 13 in ausreichendem Maß vorhanden.

Die aus dem Widerstand 84 und dem Kondensator 85 bestehende Serienschaltung im Nebenschluß des Öffnungsschalters 83 vermeidet gefährlich hohe Spannungsspitzen beim Ausschalten desselben. Durch die Kopplung der Speicherwicklung 15 mit der Hauptwicklung 14 wirkt dieser Schutz auch für den Entladeschalter 18. Das Spannungsstabilisierende Glied 86 verhindert, daß bei offenem Zündstromkreis gefährlich hohe Spannungswerte erreicht werden. Dasselbe läßt sich durch die aus dem Kondensator 87 und dem Widerstand 88 bestehende Parallelschaltung erreichen. Die Diode 89 soll dabei eine unnötige Dämpfung der Zündspannung vermeiden.

Wird nun der Unterbrecherschalter % wieder geschlossen, so wird auch die Emitter-Kollektor-Strekke E2-C2 des zweiten Transistors 72 wieder in den stromsperrenden Zustand gesteuert. Dadurch kann sich der zweite Steuerkondensator 109 sowohl über die Diode 112, den Widerstand 113, den Unterbrecherschalter 96 und die Minusleitung 36 als auch über den Widerstand 116,die Basis-Emitter-Strecke S3-£3des dritten Transistors 73 und den Widerstand 115 entladen. Der zuletzt erwähnte Entladungszweig 116, ß3-£3,115 gewährleistet, daß die Emitter-Kollektor-Strecke £3-C3 des dritten Transistors 73 vorerst leitend bleibt. Unter diesen Bedingungen kann durch öffnen des Unterbrecherschalters % infolge Prellens seiner Kontakte keine negative Spannungsspitze an dem Differenzierglied 120 ausgelöst und demzufolge der Entladeschalter 18 nicht im unerwünschten Zeitpunkt in den stromdurchlassenden Zustand gesteuert werden. Der in Serie zum Kondensator 109 geschaltete Ladewiderstand 108 sorgt dafür, daß der Schutz gegen Unterbrecher^rellen auch bei stark unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine in befriedigender Weise wirksam ist.

Die dem ersten Ladewiderstand 108 parallelgeschaltete, den zweiten Ladewiderstand 110 und den dritten Steuerkondensator 111 enthaltende Serienschaltung sorgt dafür, daß die Schwellspannung an der Basis-Emitter-Strecke B3 — E3 des dritten Transistors 73 sehr schnell erreicht und die Emitter-Kollektor-Strecke £3-C3 dieses Transistors 73 ohne wesentliche Verzögerung in den leitenden Zustand gesteuert wird.

Durch die von dem Verbindungspunkt 100 über der Widerstand 118, die Diode 117 und den Widerstand 116 zu dem zweiten Steuerkondensator 109 führende Verbindung bleibt dieser Kondensator 109 immer etwas aufgeladen, so daß das Umsteuern der Emitter-Kollek tor-Strecke E3-C3 des dritten Transistors 73 nichi verzögert wird.

Des weiteren wird beim Schließen des Unterbrecher schalters % aber auch die Basis B6 des sechster Transistors 76 so weit negativ vorgespannt, daß desser

Emitter-Ko.iektor-Strecke E6—C6 leitend wird und infolge lies vorgesehenen vierten Steuerkondensators 133 an der Kathode der Ladediode 135 ein positiver Impuls auftritt. Dieser Impuls verursacht das Fließen eines Ladestromes in dem fünfu-n Steuerkondensator 137 und dem dritten Ladewiderstand 136 sowie gleichzeitig ein solches i'otential an der Basis 57 des siebenten Transistors 77, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke ET-Cl in den leitenden Zustand gelangt. Dies hat zur Folge, daß die Basis ß8 des achten Transistor T8 stark negativ wird und dessen Emitter-Kollektor-Strecke £8-C8 ebenfalls in den leitenden Zustand gelangt. An dem Widerstand 147 fällt dann eine Spannung ab, durch welche der als Öffnungsschalter 83 verwendete steuerbare Gleichrichter an seiner Steuerelektrode S2 gegenüber der Kathode K 2 positiv wird und an seiner Schaltstrecke A 2 — K 2 erneut für den Durchfluß des von der Spannungsquelle 22 gelieferten Gleichstromes bereit ist. Sollte dieser Durchsteuervorgang durch Prellen des Unterbrecherschalters % gestört werden, dann liefert der fünfte Steuerkondensators 137 für die Aufrechterhaltung des Durchsteuervorganges vorübergehend ersatzweise die notwendige Steuerenergie an die Basis B 7 des siebenten Transistors T7, so daß auch in diesem Fall Steuerpotential an der Steuerelektrode 52 für die Einschaltung des Öffnungsschalters 83 bereit steht.

Die an dem Verbindungspunkt 100, d. h. also über den Widerstand 101 an der Plusleitung 20 angeschlossenen Schaltungselemente erhalten zwar im Vergleich zu der Spannung an der Spannungsquelle 22 eine niedrigere Spannung, die aber stabilisiert ist und demzufolge auch bei Schwankungen der Spannung an der Spannungsquelle 22 noch ein gleichmäßiges Arbeiten der Anlage sicherstellt. Der Kondensator 103 dient dabei zur Ableitung von Störimpulsen

Die Anwendung der Zenerdiode 150 ist eine zusätzliche Schutzmaßnahme gegen im Bordnetz durch andere Verbraucher auftretende Spannungsspitzen.

Die Zündanlage kann auch so ausgebildet sein, daß die Funktion der Hauptwicklung 14 und diejenige der Speicherwicklung 15 (Fig. 1) von einer einzigen Hauptwicklung 14 erfüllt werden, wie das in F i g. 3 gezeigt ist. Das dem Verbindungspunkt 19 abgekehrte Ende der Hauptwicklung 14 ist dann sowohl mit dem Zündkondensator 17 als auch gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Begrenzungswiderstandes 82 mit der Anode A 2 des als Öffnungsschalter 83 verwendeten steuerbaren Gleichrichters zu verbinden. Die zu dem Öffnungsschalter 83 führende Verbindung kann aber auch an einem zwischen den Wicklungsenden liegenden Abgriff 151 der einzigen Hauptwicklung 14 angeschlossen sein (F: g. 4). Es ist aber auch möglich, die Hauptwicklung 14 nach der Anschlußstelle des Zündkondensators 17 durch eine Zusatzwicklung 14' fortzusetzen und die zu dem Öffnungsschalter 83 führende Verbindung an das freie Ende dieser Zusatzwicklung 14' anzuschließen (F i g. 5).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (33)

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Zündtransformator, der ausgangsseitig in einem wenigstens eine Zündkerze enthaltenden Zündstromkreis und eingangsseitig sowohl in dem einen elektronischen Entladeschalter enthaltenden Entladestromkreis eines Zündkondensators als auch in einem unmittelbar zu einer Spannungsquelle führen- ι ο den, einen elektronischen Öffnungsschalter enthaltenden Gleichstromkreis liegt, wobei der Ablauf eines Zündvorganges in der Weise bewerkstelligt ist, daß der Entladeschalter in den stromdurchlassenden Zustand, dagegen der Öffnungsschalter in den stromsperrenden Zustand gesteuert wird, um im Zündkondensator gespeicherte elektrische Energie und im Zündtransformator gespeicherte magnetische Energie gemeinsam an der Erzeugung der für den Zündstromkreis bestimmten Zündspannung zu beieiligen, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich der vorher aufgeladene Zündkondensator (17) im stromdurchlassenden Zustand des Entladeschalters (18) entlädt, eine dabei im Zündtransformator (11) erzeugte Spannung zur Umsteuerung des zum Gleichstromkreis gehörenden Öffnungsschalters (83) in den stromsperrenden Zustand ausgenutzt ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Öffnungsschalter (83) ein mit seiner Anoden-Kathoden-Strecke (A 2-K2) im Gleichstromkreis liegender steuerbarer Gleichrichter Verwendung findet und daß die zu dessen Umsteuerung dienende, dem Zündtransformator (11) entnommene Spannung der normalerweise an dem Gleichstromkreis liegenden Spannung entgegengerichtet ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündtransformator (11) eine im Nebenschluß zu der aus Entladeschalter (18) und Zündkondensator (17) bestehenden Serienschaltung liegende Hauptwicklung (14) aufweist und daß diese Hauptwioklung (14) außerdem mit der Anode (A 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters Verbindung hat, wogegen dessen Kathode (K 2) an der Minusleitung (36) des Gleichstromkreises angeschlossen ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Hauptwicklung (14) an der Plusleitung (20) des Gleichstromkreises liegt und daß dieses Ende über eine ebenfalls zum Zündtrans- so formator (11) gehörende Speicherwicklung (15) mit der Anode (A 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters Verbindung hat.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ss zeichnet, daß die Hauptwicklung (14) und die Speicherwicklung (15) wenigstens annähernd gleiche Windungszahlen haben.

6. Zündanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Zündtransformator (11) ausgangsseitig vorhandene und auf die Hauptwicklung (14) übertragene Summe der Kapazitäten kleiner als die Kapazität des Zundkondensators (17) gewählt ist.

7. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, fts dadurch gekennzeichnet, daß dem Öffnungsschalter (83) eine aus einem Widerstand (84) und einem Kondensator (85) bestehende Serienschaltung paral

lelgeschaltet ist.

8. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsschalter (83) einen Nebenschlußzweig aufweist, in dem ein Spannungsstabilisierendes Glied (86) liegt.

9. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsschalter (83) einen Nebenschlußzweig aufweist, in dem ein zu einem Kondensator (87) parallelgeschalteter Widerstand (88) liegt.

10. Zündanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußzweig über eine Diode (89) an dem Öffnungsschalter (83) angeschlossen ist.

ϊί. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Zündkondensator (17) liegende Ende der Hauptwicklung (14) mit der Anode (A 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters Verbindung hat.

12. Zündanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Zündkondensator (17) liegende Ende der Hauptwicklung (14) über eine ebenfalls zum Zündtransformator (11) gehörende Zusatzwicklung (14') mit tier Anode (A 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters Verbindung hat.

13. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwicklung (14) über einen zwischen ihren beiden Wicklungsenden liegenden Abgriff (151) mit der Anode (A 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters Verbindung hat.

14. Zündanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Hauptwicklung (14) zur Anode (A 2) des als öffnungsschr.Uer (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters führenden Verbindung ein Begrenzungswiderstand (82) liegt.

15. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladeschalter (18) ebenfalls ein steuerbarer Gleichrichter ist der mit der Kathode (K 1) an der Plusleitung (20) des Gleichstromkreises und mit der Anode (A 1) gemeinsam mit dem Zündkondensator (17) an dem positiven Ausgang (24) eines Gleichspannungswandlers (25) liegt, dessen negativer Ausgang (35) zu der Minuslehung (36) des Gleichstromkreises führt und dessen Eingang von derselben Spannungsquelle (22) wie der Gleichstromkreis gespeist wird.

16. Zündanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungswandler (?5) als Gegentaktwandler aurgebildet ist und an seinem Ausgang vier in einer Brückenschaltung (26) liegende Gleichrichter (27,28,29,30) aufweist.

17. Zündanlage nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (24) des Gleichspannungswandlers (25) eine die dort auftretende Spannung kontrollierende Überwachungseinrichtung (56) angeschlossen ist, welche zur Außerbetriebnahme des Gleichspan.iungswandlers (25) dann Verwendung findet, wenn diese Spannung einen bestimmten Wert überschreitet.

18. Zündanlage nach Anspruch ! und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Brennkraftmaschine gekuppelter Unterbrecherschplter (96) zur Steuerung des Zündvorganges ausgenutzt ist.

19. Zündanlage nach Anspruch 15 und 18, dadurch

gekennzeichnet, daß der als Entladeschalter (18) verwendete steuerbare Gleichrichter an seiner Steuerelektrode (Si) über eine einen ersten Steuerwiderstand (90) enthaltende Verbindung an die Plusleitung (20) und über eine einen ersten s Steuerkondensator (91) enthaltende Verbindung an einem an der Minusleitung (36) liegenden zweiten Steuerwiderstand (92) angeschlossen ist, wobei von dem zwischen dem ersten Sttüerkondensator (91) und dem zweiten Steuerwiderstand (92) liegenden Verbindungspunkt (95) zu der Plusleitung (20) eine weitere, die Schaltstrecke (El-Ci) eines ersten Transistors (Ti) enthaltende Verbindung führt und diese Schaltstrecke (Ei-CX) durch öffnen des Unterbrecherschalters (96) in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist.

20. Zündanlage nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß durch öffnen des Unterbrecherschalters (96) die Schaltstrecke (E2-C2) eines zweiten Transistors (T2) in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist und daß diese Schaltstrecke (E2-C2) in einer Verbindung liegt, die von der Piusleitung (20) zu dem einen Anschluß eine« zweiten Steuerkondensators (109) führt, der mit seinem anderen Anschluß an der Minusleitung (36) liegt und im Nebenschluß einen Schaltungszweig aufweist, der die Steuerstrecke (B3-E3) eines dritten Transistors (T3) enthält, dessen Schaltstrecke (E3-C3) sowohl durch den Ladestrom als auch durch den Entladestrom des zweiten Steuerkondensators (109) bis kurz vor dem Öffnungszeitpunkt des Unterbrecherschalter5 (96) in den stromdurchlassenden Zustand gehalten wird und mit einem Differenzierglied (120) in Verbindung steht, von dem diejenige Spannungsspitze, die beim 3s Leitendwerden der Schaltstrecke (E3-C3) des dritten Transistors (T3) auftritt, entnommen und zur Umsteuerung der Schaltstrecke (Ei-Ci) des ersten Transistors (Ti) in den stromdurchlassenden Zustand verwendet wird.

21. Zündanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecherschalter (96) in einer von der Minusleitung (36) zur Steuerelektrode (B 2) des zweiten Transistors (T2) führenden Verbindung liegt.

22. Zündanlage nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Schaltstrecke (E2-C2) des zweiten Transistors (T2) zu dem zweiten Steuerkondensator (109) führenden Verbindung ein erster Ladewiderstand (108) liegt, der vorzugsweise mit einer den Ladestrom für den zweiten Steuerkondensator (109) durchlassenden Diode (117) in Serie geschaltet ist.

23. Zündanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Nebenschluß zu dem ersten Ladewiderstand (108) eine aus einem zweiten Ladewiderstand (110) und einem dritten Steuerkondensator (111) bestehende Serienschaltung liegt.

24. Zündanlage nach Ans^uich 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerkondensator (109) mit seinem dem ersten Ladewidersiand (108) zugekehrten Anschluß über eine aus einer den Entladestrom durchlassenden Diode (112) und einem Entladewiderstand (113) bestehende Serienschaltung an dem mit der Steuerelektrode (\s (B 2) des zweiten Transistors (T2) verbundenen Anschluß des Unterbrecherschalters (96) liegt.

25. Zündanlage nach einem der Ansprüche 20 bis

24, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steuerstrekke (B 3 - £3) des dritten Transistors (T3) enthaltende Schaltungszweig an den beiden Anschlüssen des zweiten Steuerkondensators (109) je über einen Widerstand (115 bzw. 116) angeschlossen ist und daß dieser Steuerstrecke (B3-E3) eine den Entladestrom des zweiten Steuerkondensators (109) sperrende Diode (117) parallel geschaltet ist, die außerdem an ihrer Anode über einen Widerstand (118) Verbindung mit der Plusleitung (20) hat.

26. Zündanlage nach einem der Ansprüche 20 bis

25, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der dem Differenzierglied (120) entnommenen Spannungsspitze die Scl.altstrecke (E4-C4) eines vierten Transistors (T4) in den stromsperrenden Zustand und abhängig wiederum davon die Schaltstrecke (E5 — C5) eines fünften Transistors (T5) in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist, wobei die Schallstrecke (E5 — C5) des füntten Transistors (T5) in einer an der Steuerelektrode (B 1) des ersten Transistors (Ti) angeschlossenen Steuerverbindung liegt, die das die Schaltstrecke (E 1 — Cl) des ersten Transistors (Tl) in den leitenden Zustand steuernde Potential führt.

27. Zündanlage nach einem der Ansprüche 19 bis

26, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Steuerelektrode (Sl) de« als Entladeschalter (18) verwendeten steuerbaren Gleichrichters zum zweiten Steuerwiderstand (92) führende Verbindung einen zu dem ersten Steuerkondensator (91) in Serie geschalteten Widerstand (94) enthält.

28. Zündanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Unterbrechcrschalters (96) zur Umsteuerung des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters in den stromdurchiassenden Zustand ausgenutzt ist.

29. Zündanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der der Minusleitung (36) abgekehrte Anschluß des Unterbrecherschalters (96) mit der Steuerelektrode (B 6) eines sechsten Transistors (T6) Verbindung hat und die Schaltstrecke (E6—C6) dieses Transistors (T6) in einer von der Plusleitung (20) zu einem vierten Steuerkondensator (133) führenden Verbindung liegt, der mit seinem anderen Anschluß an der Anode einer Ladediode (135) angeschlossen ist, deren Kathode über eine einen fünften Steuerkondensator (137) sowie einen dritten Ladewiderstand (136) enthaltende Serienschaltung mit der Minusleitung (36) Verbindung hat und zur Entnahme eines Steuerimpulses Verwendung findet, der zum Umsteuern des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters in den stromdurchlassenden Zustand geeignet ist.

30. Zündanlage nach Anspruch 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß an der den fünften Steuerkondensator (137) sowie den dritten Ladewiderstand (136) enthaltenden Serienschaltung ein Neben schlußzweig liegt, der die Steuerstrecke (BT-ET eines siebenten Transistors (T7) enthält, des«er Schaltstrecke (E7-C7) mit der Steuerstrecke (B%-£8) eines achten Transistors (TS) derart ir Verbindung steht, daß beim Auftreten des Steuerir.i pulses die Schaltstrecke (E7-C7) des Siebentel Transistors (T7) und abhängig davon auch dii Schaltstrecke (EB-CS) des achten Transistors (T8 in den stromdurchlassenden Zustand gelangt, wöbe

die Schaltstrecke (EU-C8) des achten Transistors (TS) in einer von der ⁿlusleitung (20) über zwei in Serie geschaltete Widerstände (146, 147) zur Minusleitung (36) führenden Verbindung liegt und an dem Verbindungspunkt (148) dieser beiden Widerstände (146, 147) die Steuerelektrode (S 2) des als Öffnungsschalter (83) verwendeten steuerbaren Gleichrichters angeschlossen ist.

31. Zündanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 27, 29, 30, dadurch gekennzeichnet, daß von dem zweiten Transistor (T2), dem dritten Transistor (T3) dem vierten Transistor (TA) sowie dem sechsten Transistor (T6) ausgehende, zu der Plusleitung (20) führende Verbindungen gemeinsam über einen Widerstand (101) verlaufen, dessen der Plusleitung (20) abgekehrter Anschluß über ein spannungsstabilisierendes Schaltelement (102), z. B. über eine Zenerdiode, mit der Minusleitung (36) Verbindung hat.

32. Zündanlage nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungsstabilisierenden Schaltelement (102) ein Kondensator (103) parallel geschaltet ist.

33. Zündanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der der Minusleitung (36) abgekehrte Anschluß des Unterbrecherschalters (96) über einen Widerstand (97) an der Plusleitung (20) angeschlossen ist und in den von der Steuerelektrode (B 2) des zweiten Transistors (T2) und der Steuerelektrode (B ft) des sechsten Transistors (T6) zu diesen Anschluß führenden Verbindungen je eine Entkopplungsdiode (98 bzw. 128) vorgesehen ist.