DE2531278B2 - Zündeinrichtung fur Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, deren Primärwicklung Ausgangspunkt für einen Nebenschlußzweig ist, wobei die Primärwicklung vor jedem Zündzeitpunkt nur in vorübergehenden Zeitabschnitten aus einer Gleichstromquelle mit Strom versorgt wird und zwar über einen Verbindungsschalter, wobei ferner der am Ende eines solchen Zeitabschnittes in der Primärwicklung erzeugte Induktionsstrom über den Nebenschlußzweig geführt wird und wobei schließlich in Serie zu der Primärwicklung und dem Verbindungsschalter ein Überwachungswiderstand liegt, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von festgelegten Werten des Stromes in der Primärwicklung der Verbindungsschalter ein- und ausgeschaltet wird.

Eine solche Zündeinrichtung, bei der die Zündenergie

in der Zündspule magnetisch gespeichert wird, kommt wegen ihres relativ einfachen Aufbaues bevorzugt zur Anwendung.

Es ist (nach der US-PS 35 75 154) bereits eine Zündeinrichtung der vorerwähnten Art bekannt, bei der aber für die vorübergehenden Unterbrechungen bei der Energiespeicherung ein im Stromkreis der Primärwicklung liegender Schalter und für die Unterbrechung im Zündzeitpunkt ein weiterer im Stromkreis der Primärwicklung liegender Schalter Verwendung findet, so daß für den Ausgleich des Induktionsstromes nach den vorübergehenden Unterbrechungen bei der Energiespeicherung eine besondere Freilaufdiode vorgesehen sein muß. Außerdem sind bei der bekannten Zündeinrichtung besondere induktive Mittel erforderlich, um sicherzustellen, daß der Schalter, der im Zündzeitpunkt den Stromkreis der Primärwicklung zu unterbrechen hat, während der vorübergehenden Unterbrechungen bei der Energiespeicherung auch tatsächlich leitend bleibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei die der bekannten Ausführung anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbindungsschalter im Zündzeitpunkt zur Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung Verwendung findet, daß ferner der Nebenschlußzweig einen Hilfsschalter enthält, der beim Speichern der Zündenergie im Sperrzustand des Verbindungsschalters Stromdurchlaßzustand und im Stromdurchlaßzusfend des Verbindungsschalters Sperrzustand aufweist, und daß schließlich die Primärwicklung ständig mit dem Überwachungswiderstand verbunden ist, der mit der Primärwicklung eine Serienschaltung bildet, zu der der Nebenschlußzweig parallel liegt.

Die Erfindung weiterausgestaltende Einzelheiten und Merkmale werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.

Die schaltungsmäßig dargestellte Zündeinrichtung soll für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine, vorzugsweise für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündeinrichtung wird von einer Gleichstromquelle 1 mit Strom versorgt, wobei die Stromquelle 1 die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 2 enthaltende Plusleitung 3 und von dem Minuspol eine die Masseverbindung bildende Minusleitung 4 aus. Von der Plusleitung 3 führt eine Verbindung über einen Überwachungswiderstand 5, danach über die Primärwicklung 6 einer Zündspule 7 und schließlich über einen Verbindungsschalter 8 zur Minusleitung 4. Der Verbindungsschalter 8 wird durch die Emitter-Kollektor-Strekke eines (npn-) Schalttransistors 9 gebildet, dessen Emitter an der Minusleitung 4 iiegt. Selbstverständlich kann — wie bekannt — der Schalttransistor 9 mit einem nicht dargestellten weiteren Transistor eine Darlington-Schaltung bilden.

Die der Zündspule 7 zugeordnete Sekundärwicklung 10 ist über eine Zündkerze 11 mit der Minusleitung 4 verbunden. Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 10 auch — wie bekannt — mittels eines nicht dargestellten Zündverteilers in einer vorbestimmten hi Reihenfolge an mehrere Zündkerzen anschließbar sein.

Von dem dem Verbindungsschalter 8 zugewandten Anschluß der Primärwicklung 6 geht ein ihr zugeordneter Nebenschlußzweig aus, der zur Anode eines Thyristors 12 führt und sich von dessen Kathode zur Plusleitung 3 fortsetzt Die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 bildet einen Hilfsschalter 13, der während der Speicherung von Zündenergie sich im Wechsel mit dem Verbindungsschalter 8 im stromdurchlassenden Schaltzustand befindet. Diese Umsteuerung ist von einem bestimmten Wert des Stromes in der Primärwicklung 6 abhängig, was später noch näher erläutert wird.

Der Kollektor des Schalttransistors 9 ist noch mit der Kathode einer Zenerdiode 14 verbunden, deren Anode an der über einen Widerstand 15 mit der Minusleitung 4 verbundenen Basis des Schalttransistors 9 Iiegt. Diese Maßnahme dient zum Schutz der den Verbindungsschalter 8 bildenden Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 gegen Überspannungen.

Die Speicherung der Zündenergie in der Zündspule 7 ist von dem stromdurchlassenden Schaltzustand eines Steuerschalters 16 abhängig. Der Steuerschalter 16 wird im vorliegenden Fall durch einen herkömmlichen nockengesteuerten Unterbrecherschalter 17 gebildet. Der Steuerschalter 16 kann aber auch durch die Emitter-Kollektor-Streckc eines nicht dargestellten Transistors gebildet sein, der mittels des Unterbrecherschalters 17 oder kontaktlos, beispielsweise durch einen nach Art eines Wechselstromgenerator arbeitenden Signalgeber, steuerbar ist. Dabei kann die Steuerung dieses Transistors mit Hilfe von einer oder mehreren Kippschaltungen bewerkstelligt sein.

Der an der Minusleitung 4 liegende Steuerschalter 16 steht über einen Widerstand 18 mit der Plusleitung 3 in Verbindung. Dem Steuerschalter 16 ist ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet, der einen ersten (npn-) Transistor 19 und einen zweiten (npn-) Transistor 20 aufweist. Der erste Transistor 19 Iiegt mit seinem Emitter an der Minusleitung 4 und mit seiner Basis über einen Widerstand 21 an dem der Minusleitung 4 abgewandten Anschluß des Steuerschalters 16. Der Kollektor des ersten Transistors 19 ist sowohl mit einem an der Basis eines (pnp-) Vortransistors 22 liegenden Widerstand 23 als auch über einen Kondensator 24 mit der Anode einer Diode 25 verbunden, die mit ihrer Kathode an der Basis des zweiten Transistors 20 Iiegt und zum Anheben der Schaltschwelle dieses Transistors 20 dient. Außerdem ist die Anode der Diode 25 noch über einen Widerstand 24' mit dem der Minusleitung 4 abgewandten Anschluß des Steuerschalters 16 verbunden. Der mit seinem Emitter an der Minusleitung 4 liegende zweite Transistor 20 ist mit seinem Kollektor sowohl an einen an dem Kollektor des Vortransistors 22 liegenden Widerstand 26 als auch an die Anode einer Blockierdiode 27 angeschlossen, deren Kathode an der zwischen Zenerdiode 14 und Widerstand 15 vorhandenen Verbindung und damit auch an der Basis des Schalttransistors 9 liegt. Die Basis des Vortransistors 22 ist an die Anode einer Blockierdiode 28 angeschlossen, deren Kathode sowohl an dem Kollektor eines (pnp-) Zwischentransistors 29 als auch über einen Widerstand 30 an der Minusleitung 4 liegt. Von der Basis des mit seinem Emitter an der Plusleitung 3 liegenden Zwischentransistors 29 gehen drei je einen von drei Widerständen 31,32,33 enthaltende Verbindungen aus, von denen die den Widerstand 31 enthaltene Verbindung zur Plusleitung 3, die den Widerstand 32 enthaltende Verbindung zu dem der Plusleitung 3 abgewandten Anschluß des Überwachungswiderstandes 5 und die den als MitkoDoluneswiderstand

wirkenden Widerstand 33 enthaltende Verbindung zu dem Kollektor des Vortransistors 22 führt.

Der der Basis des Zwischentransistors 29 abgewandte Anschluß des Mitkopplungswiderstandes 33 liegt an der Anode einer Blockierdiode 34, deren Kathode an einen mit der Minusleitung verbundenen Widerstand 35 und an die Kathode einer weiteren Diode 36 angeschlossen ist, die mit ihrer Anode an der Basis eines (pnp-) Steuertransistors 37 liegt und zum Anheben der Schaltschwelle dieses Transistors 37 dient.

Von der Plusieitung 3 führt eine weitere Verbindung zunächst über eine von der Stromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 38, danach über einen Steuerkondensator 39 und schließlich über einen Widerstand 40 zur Minusleitung 4. Dabei ist außerdem die Kathode der Diode 38 über einen Bemessungswiderstand 41 an die Steuerelektrode des Thyristors 12 und der der Minusleitung 4 abgewandte Anschluß des Widerstandes 40 an den Kollektor des mit seinem Emitter an der Plusleitung 3 liegenden Steuertransistors 37 angeschlossen.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit. Wird nun der Steuerschalter 16 in seinen stromdurchlassenden Schaltzustand gebracht, so erhält die Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors 19 und des zweiten Transistors 20 keinen Steuerstrom mehr, wodurch die Emitter-Kollektor-Strecke dieser beiden Transistoren 19, 20 in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht. Der Zwischentransistor 29 ist an seiner Emitter-Kollektor-Strecke ebenfalls nichtleitend, so daß über die Emitter-Basis-Strecke des Vortransistors 22 Steuerstrom fließen kann, der sich über die Blockierdiode 28 und den Widerstand 30 z"ur Minusleitung 4 fortsetzt. Über die Emitter-Kollektor-Strecke des Vorlransistors 22, den Widerstand 26, die Biockierdiode 27 und die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 9 fließt Strom, wodurch der stromdurchlassende Schaltzustand des Verbindungsschalters 8 bewirkt wird. Der jetzt über den Überwachungswiderstand 5 sowie die Primärwicklung 6 fließende Strom steigt an und zwar bis zu einem festgelegten Wert, bei dem genügend Zündenergie in der Zündspule 7 gespeichert ist. Bei diesem Stromwert stellt sich an dem Überwachungswiderstand 5 ein Spannungsabfall ein, der über den Widerstand 32 die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 29 in den stromdurchlassenden Schaltzustand bringt. Dadurch gelangt der Vortransistor 22 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den stromsperrenden Schaltzustand, was durch den Mitkopplungswiderstand 33 beschleunigt wird. Mangels Steuerstromes geht die den Verbindungsschalter 8 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 in den stromsperrenden Schaltzustand über. An dem Kollektor des Schalttransistors 9 sowie an der Anode des Thyristors 18 ist jetzt die Induktionsspannung der Primärwicklung 6 wirksam. Da nun die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 nichtleitend ist, kann Strom über die Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors 37, die Diode 36 und den Widerstand 35 fließen, wodurch die Emitter-Kollektor-Slrecke des Steuertransistors 37 in den leitenden Zustand gelangt und sich der vorher über die Diode 38 sowie den Widerstand 40 aufgeladene Steuerkondensator 39 über den Widerstand 41, die Steuerstrecke des Thyristors 12 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 37 entladen kann. Die den Hilfsschalter 13 bildenden Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 gelangt demzufolge in den stromdurchlassenden Schaltzustand. Die Induktionsspannung kann nicht mehr ansteigen, weil ein davon abhängiger Stromfluß über den Hilfsschalter 13 sowie den Überwachungswiderstand 5 einsetzt. Infolge der Leitungsverluste verringert sich dieser Strom allmählich und zwar bis zu einem Wert, bei dem die vorhandene Zündenergie für einen Zündfunken immerhin noch ausreicht. Infolge des bei diesem Stromwert an dem Überwachungswidcrstand 5 nur noch vorhandenen Spanniingsabfaües geht die Emitter-Kollektor-Strecke des Zwischentransistors 29 wieder in den stromsperrenden Schaltzustand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 erneut in den stromdurchlassenden Schaltzustand über.

Abhängig davon wird der Verbindungsschalter 8 wieder in den stromdurchlassenden Schaltzustand gesteuert, so daß die Primärwicklung 6 erneut mit Strom aus der Stromquelle 1 versorgt und dem Thyristor 12 das positive Potential an der Anode entzogen wird, dessen Anoden-Kathoden-Strecke daraufhin nichtleitend wird. Jetzt steigt der Strom in der Primärwicklung 6 wieder an und zwar soweit, bis der soeben beschriebene Vorgang von vorn beginnt. Dieses Spiel wiederholt sich, solange sich der Steuerschalter 16 im stromdurchlassenden Schaltzustand befindet.

Wird der Steuerschalter 16 im Zündzeitpunkt in den stromsperrenden Schaltzustand gebracht, so geht zunächst die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 19 und abhängig davon auch die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 in den stromdurchlassenden Schaltzustand über. Infolge der Umladung des Kondensators 24 bleibt die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 20 noch für kurze Zeit (etwa 50 μβ) nichtleitend. Dadurch wird sichergestellt, daß der Verbindungsschalter 8 noch kurzzeitig stromdurchlässig ist und die eventuell gerade leitende Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 12 in den nichtleitenden Zustand bringt. Da die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 22 jetzt stromdurchlässig ist, bleibt die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 37 im stromundurchlässigen Schaltzustand, wodurch momentan keine Steuerbeeinflussung des Thyristors 12 ciiulgen kann. Geht schließlich die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 20 in den stromdurchlassenden Schaltzustand über, wird die den Verbindungsschalter 8 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 9 stromdurchlässig, wodurch der Stromfluß in der Primärwicklung 6 unterbrochen wird. Es entsteht dann in Sekundärwicklung 10 ein Hochspannungsstoß, der an der Zündkerze 11 einen elektrischen Überschlag (Zündfunke) hervorruft.

Es ist somit erkennbar, daß bei der Speicherung der Zündenergie die Primärwicklung 6 nur in kurzen,

wi periodisch aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten mit Strom aus der Stromquelle versorgt wird, was bei einer Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art einen relativ niedrigen Stromverbrauch ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, deren Primärwicklung Ausgangspunkt für einen Nebenschlußzweig ist, wobei der Primärwicklung vor jedem Zündzeitpunkt nur in vorübergehenden Zeitabschnitten aus einer Gleichstromquelle mit Strom versorgt wird und zwar über einen Verbindungsschalter, wobei ferner der am Ende eines solchen Zeitabschnittes in der Primär- "> wicklung erzeugte Induktionsstrom über den Nebenschlußzweig geführt wird und wobei schließlich in Serie zu der Primärwicklung und dem Verbindungsschalter ein Überwachungswiderstand liegt, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von festgelegten Werten des Stromes in der Primärwicklung der Verbindungsschalter ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschalter (8) im Zündzeitpunkt zur Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung (6) Verwendung findet, daß ferner der NebenschluO-zweig einen Hilfsschalter (13) enthält, der beim Speichern der Zündenergie im Sperrzustand des Verbindungsschalters (8) Stromdurchlaßzustand und im Stromdurchlaßzustand des Verbindungsschalters (8) Sperrzustand aufweist, und daß schließlich die Primärwicklung (6) ständig mit dem Überwachungswiderstand (5) verbunden ist, der mit der Primärwicklung (G) eine Serienschaltung bildet, zu der der Nebenschlußzweig parallel liegt. ^o

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (13) durch die Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors (12) gebildet ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschalter (8) durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors (9) gebildet ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Speicherung der Zündenergie dienende Stromfluß von der Plusleitung (3) der Gleichstromquelle (1) lediglich über den Überwachungswiderstand (5), danach über die Primärwicklung (6) der Zündspule (7) und schließlich über den Verbindungsschalter (8) zur Minusleitung (4) dieser Gleichstromquelle (1) geführt ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußzweig von der zwischen Primärwicklung (6) und Verbindungsschalter (8) vorhandenen Verbindung zur Anode des Thyristors (12) führt und sich von dessen Kathode zur Plusleitung (3) fortsetzt.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der Zündenergie von dem stromdurchlassenden Schaltzustand eines Steuerschalters (16) abhängig ist, der vorzugsweise durch einen an sich bekannten Unterbrecherschalter (17) gebildet wird.

7. Zündeinrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Thyristor (12) ein Steuer- &o kreis zugeordnet ist, der von der Plusleitung (3) zunächst über eine von der Gleichstromquelle (1) in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode (38), danach über einen Steuerkondensator (39) und schließlich über einen Widerstand (40) zur Minusleitung (4) ^b5 führt, wobei der Steuerkondensator (39) an seinem der Diode (38) zugewandten Anschluß mit der Steuerelektrode des Thyristors (12) und an seinem dem Widerstand (40) zugewandten Anschluß über die Emitter-Kollektor-Strecke eines (pnp-) Steuertransistors (37) mit der Plusleiiung (3) in Verbindung steht.

8. Zündeinrichtungn nach Anspruch 6 oder Anspruch?, soweit er sich auf Anspruch 6 bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Minusleitung (4) liegende Steuerschalter (16) an seinem der Minusleitung (4) abgewandten Anschluß zur Beeinflussung eines monostabilen Multivibrators Verwendung findet, der einen mit seinem Emitter an der Minusleitung (4) liegenden ersten (npn-) Transistor

(19) und einen mit seinem Emitter ebenfalls an der Minusleitung liegenden zweiten (npn-) Transistor

(20) aufweist, wobei im stromdurchlassenden Schaltzustand des Steuerschalters (16) diese beiden Transistoren (19, 20) an ihrer Emitter-Kollektor-Strecke stromsperrend sind und die Umsteuerung des Steuerschalters (16) in den stromsperrenden Schaltzustand zunächst das Leitendwerden der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (19) und kurze Zeit danach erst das Leitendwerden der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (20) zur Folge hat.

9. Zündeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (20) sowohl mit der Basis des als npn-Typ ausgelegten Schalttransistor (9) als auch mit dem Kollektor eines an seinem Emitter mit der Plusleitung (3) verbundenen pnp-Vortransistors (22) Verbindung hat, daß ferner der Vortransistor (22) an seiner Basis sowohl mit dem Kollektor des ersten Transistors (19) als auch mit der Anode einer Blockierdiode (28) in Verbindung steht, die mit ihrer Kathode an dem Kollektor eines mit seinem Emitter an die Plusleitung angeschlossenen (pnp-) Zwischentransistors (29) liegt, daß außerdem der Steuertransistor (37) an seiner Basis mit einem an der Minusleitung (4) liegenden Widerstand (35) und der Kathode einer Blockierdiode (34) in Verbindung steht, die mit ihrer Anode sowohl an den Kollektor des Vortransistors (24) als auch über einen Mitkopplungswiderstand (33) an die Basis des Zwischentransistors (29) angeschlossen ist, und daß schließlich die Basis des Zwischen transistors (29) noch zusätzlich mit dem der Plusleitung (3) abgewandten Anschluß des Überwachungswiderstandes (5) in Verbindung steht.