DE2830346A1

DE2830346A1 - Ignition system for IC engines - has overvoltage protection circuit between switching transistor collector and driver transistor base

Info

Publication number: DE2830346A1
Application number: DE19782830346
Authority: DE
Inventors: Bernd Bodig; Werner Dipl Ing Jundt; Bernd Dipl Ing Kalkhof
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1980-01-24
Also published as: JPH0128223B2; JPS5512297A; DE2830346C2

Abstract

The ignition system of the prim. winding of an ignition coil in series with a switching transistor, supplied with current at the winding end. An over-voltage protective circuit has a switching component with a rated breakdown voltage, and is connected to a point between the prim. winding and transistor collector. A control transistor collector is connected to the switching transistor base, and its emitter to the switching transistor emitter. A driver transistor (15) precedes the control transistor (17) and its base is connected to the other end of the overvoltage protection circuit (10) with the switching component (13) having a stipulated breakdown voltage.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer.Zündeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist (nach der DE-AS 2 339 896) schon eine in Richtung dieser Gattung liegende Zündeinrichtung bekannt, bei der jedoch die Ausräumung der Raumladung im Basisraum des Schalttransistors nicht zufriedenstellend ist, weil dort die Ausräumung der Raumladung an der Basis des Endtransistors durch eine im Steuerzweig liegende Blockierdiode behindert wird. Durch die langsame Ausräumung der Raumladung wird am Schalttransistor nicht nur der Übergang der Schaltstrecke in den Sperrzustand verzögert, sondern auch bei Schwingvorgängen eine erhöhte Verlustleistung hervorgerufen.The invention is based on an ignition device according to the species of the main claim. It is (according to DE-AS 2 339 896) one in the direction of this Generic ignition device known, in which, however, the evacuation of the space charge in the base space of the switching transistor is not satisfactory, because there the evacuation the space charge at the base of the final transistor by a lying in the control branch Blocking diode is obstructed. The slow evacuation of the space charge becomes at the switching transistor not only the transition of the switching path into the blocking state delayed, but also caused an increased power loss during oscillation processes.

Vorteile der Erfindung Bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches werden die vorerwähnten Unzulänglichkeiten vermieden. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß an der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors eine höhere Sperrspannung erreicht wird, weil die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors im Sperrzustand seiner Emitter-Kollektor-Strecke zumindest nahezu kurzgeschlossen ist, Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung des im Hauptanspruch angegebenen Zündeinrichtung möglich und zwar insbesondere hinsichtlich der schaltungsmäßigen Realisierung.Advantages of the Invention In the ignition device according to the invention with The above-mentioned inadequacies are the characterizing features of the main claim avoided. Another advantage is that on the emitter-collector path of the switching transistor a higher reverse voltage is achieved because the base-emitter path of the switching transistor in the blocking state of its emitter-collector path at least is almost short-circuited, By the measures listed in the subclaims is an advantageous development of the ignition device specified in the main claim possible, in particular with regard to the implementation in terms of circuitry.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing shown in terms of circuitry and explained in more detail in the following description.

Beschreibung der Erfindung Die schaltungsmäßig dargestellte Zündeinrichtung soll für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein.Description of the invention The ignition device shown in terms of circuitry is intended for an internal combustion engine, not shown, also not shown Be determined motor vehicle.

Die Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann.The ignition device is fed from a direct current source 1, which the battery of the motor vehicle can be.

An der Gleichstromquelle 1 geht von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 2 enthaltende Versorgungsleitung 3 und von dem Minuspol eine an Masse liegende Versorgungsleitung 4 aus. Die Versorgungsleitung 3 ist Ausgangspunkt für eine Verbindung, die über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 zu dem Kollektor eines (npn-) Schalttransistors 7 führt und sich von dessen Emitter zu der Masseleitung 4 fortsetzt. Die zwischen der Primärwicklung 5 und dem Kollektor des Schalttransistors 7 liegende Verbindung ist Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst über die zu der Zündspule 6 gehörende Sekundärwicklung 8 und danach über eine Zündkerze 9 zu der Masseleitung 4 verläuft. Außerdem ist die zwischen der Primärwicklung 5 und dem Kollektor des Schalttransistors 7 vorhandene Verbindung Ausgangspunkt für einen Überspannungsschutzzweig 10, der zunächst über die Serienschaltung zweier Widerstände 11, 12, danach über ein Schaltglied 13 bestimmter Durchbruchs spannung, vorzugs--weise über eine mit der Kathode dem Ausgangspunkt des Überspannungsschutzzweiges 10 zugewandte Zenerdiode 13', und schließlich über eine mit der Anode dem Ausgangspunkt des Überspannungsschutzzweiges 10 zugewandte Blockierdiode 14 zu der Basis eines (pnp-) Treibertransistors 15 verläuft.An operating switch goes from the positive pole to the direct current source 1 2 containing supply line 3 and from the negative pole a supply line connected to ground 4 off. The supply line 3 is the starting point for a connection that over the primary winding 5 of an ignition coil 6 to the collector of an (npn) switching transistor 7 leads and continues from its emitter to the ground line 4. The between the primary winding 5 and the collector of the switching transistor 7 lying connection is the starting point for a circuit branch that is initially connected to the ignition coil 6 belonging secondary winding 8 and then via a spark plug 9 to the ground line 4 runs. In addition, between the primary winding 5 and the collector of the Switching transistor 7 existing connection starting point for an overvoltage protection branch 10, the first via the series connection of two resistors 11, 12, then via a switching element 13 of a certain breakdown voltage, preferably via a with the cathode the starting point of the overvoltage protection branch 10 facing Zener diode 13 ', and finally via one with the anode to the starting point of the overvoltage protection branch 10 facing blocking diode 14 to the base of a (pnp) driver transistor 15 runs.

Der Treibertransistor 15 ist mit seinem Emitter über einen Widerstand 16 an die Versorgungsleitung 3 und mit seinem Kollektor sowohl an die Basis eines (npn-) Steuertransistors 17 ais auch über einen Widerstand 18 an die Masseleitung 4 angeschlossen. Der mit seinem Emitter an der Masseleitung 4 liegende Steuertransistor 17 hat an seinem Kollektor mit der Basis des Schalttransistors 7, über einen während des Betriebes einen Spannungsabfall erzeugenden Verbindungszweig 19 mit dem Emitter des Treibertransistors 15 und über einen Widerstand 20 mit der Versorgungsleitung 3 Verbindung. In bevorzugtem Fall ist in dem Verbindungszweig 19 eine Diode 21 vorgesehen, die mit ihrer Anode dem Treibertransistor 15 zugewandt ist. Der zwischen den Widerständen 11, 12 liegende Abschnitt des Überspannungsschutzzweiges 10 ist Ausgangspunkt für einen Sicherungszweig 22, der über einen Widerstand 23 verläuft und zur Basis des Schalttransistors 7 führt.The driver transistor 15 is connected to its emitter via a resistor 16 to the supply line 3 and with its collector both to the base of a (NPN) control transistor 17 ais also via a resistor 18 to the ground line 4 connected. The one with its emitter on the Ground line 4 lying Control transistor 17 has at its collector with the base of the switching transistor 7, via a connection branch which generates a voltage drop during operation 19 to the emitter of the driver transistor 15 and via a resistor 20 to the Supply line 3 connection. In a preferred case is in the connection branch 19 a diode 21 is provided, the anode of which faces the driver transistor 15 is. The section of the overvoltage protection branch lying between the resistors 11, 12 10 is the starting point for a fuse branch 22, which is connected via a resistor 23 runs and leads to the base of the switching transistor 7.

Im einfachsten Fall kann die Auslösung des Zündvorganges durch einen mechanischen Unterbrecherschalter 24 erfolgen, der mittels eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockens 25 betätigbar ist. Der Unterbrecherschalter 24 liegt mit einem Anschluß an der Masseleitung 4 und mit dem anderen Anschluß über die Serienschaltung zweier Widerstände 26, 27 an der Versorgungsleitung 3. Die gemeinsame Verbindung der Widerstände 26, 27 ist an die Basis eines (nph-) Transistors 28 angeschlossen, dessen Emitter an der Masseleitung 4 und dessen Kollektor über einen Widerstand 29 an der Basis des Treibertransistors 15 liegt.In the simplest case, the ignition process can be triggered by a mechanical breaker switch 24 take place by means of one of the internal combustion engine driven cam 25 is actuatable. The breaker switch 24 is with a Connection to the ground line 4 and to the other connection via the series circuit two resistors 26, 27 on the supply line 3. The common connection the resistors 26, 27 is connected to the base of an (nph) transistor 28, its emitter on the ground line 4 and its collector via a resistor 29 is at the base of the driver transistor 15.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise: Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossenwird,-ist die Zündeinrichtung funktionsbereit. Es wird unterstellt, daß der Unterbrecherschalter 24 momentan geschlossen und abhänig davon der Transistor 28 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend ist. Das hat zur Folge, daß der Treibertransistor 15 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke nichtleitend, der Steuertransistor 17 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke ebenfalls nichtleitend und der Schalttransistor 7 an seiner die Schaltstrecke bildenden Emitter-Kollektor-Strecke leitend ist. Es wird daher Strom über die Primärwicklung 5 geführt und magnetische Energie für den bevorstehenden Zündvorgang in der Zündspule 6 gespeichert. Wird dann im Zündzeitpunkt der Unterbrecherschalter 24 in.seinen Stromsperrzustand, das heißt, in seinen geöffneten Schalt zustand, -gebracht, so gelangen die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 28, 15 und 17 in den Stromdurchlaßzustand, wobei der Steuertransistor 17 mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke unmittelbar die Basis-Emitter-Strecke des Schalt transistors 7 überbrückt und demzufolge die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 7 in den Stromsperrzustand bringt. Dadurch wird der über die Primärwicklung 5 geführte Stromfluß unterbrochen und in der zu der Zündspule 6 gehörenden Sekundärwicklung 8 ein Hochspannungsstoß induziert, der an der Zündkerze 9 einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) hervorruft.The ignition device just described has the following mode of operation: As soon as the operating switch 2 is closed, the ignition device is ready for operation. It is assumed that the breaker switch 24 is momentarily closed and dependent of which the transistor 28 is non-conductive at its emitter-collector path. That has the consequence that the driver transistor 15 at its emitter-collector path non-conductive, the control transistor 17 at its emitter-collector path as well non-conductive and the switching transistor 7 on its the switching path forming emitter-collector path is conductive. There is therefore current through the primary winding 5 and magnetic energy for the upcoming ignition process in the ignition coil 6 saved. The breaker switch 24 will then be in Current blocking state, that is, in its open switching state, -brought, so the emitter-collector paths of transistors 28, 15 and 17 pass through, the control transistor 17 with its emitter-collector path directly the Base-emitter path of the switching transistor 7 bridged and consequently the emitter-collector path brings this transistor 7 into the current blocking state. This will make the Primary winding 5 guided current flow interrupted and belonging to the ignition coil 6 Secondary winding 8 induces a high voltage surge, which at the spark plug 9 a electrical flashover (ignition spark).

Damit die dabei an der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 7 auftretende Spannung dort keinen Schaden verursacht, wird sie durch den Überspannungsschutzzweig 10 auf einen noch zulässigen Wert begrenzt. Ist dieser zulässige Wert erreicht, wird an der das Schaltglied 13 bestimmmte Durchbruchsspannung bildenden Zenerdiode 13' der Schwellwert überschritten, woraufhin das Potential an der Basis des Treibertransistors 15 in positiver Richtung angehoben und die Leitfähigkeit an dessen Emitter-Kollektor-Strecke herabgesetzt wird. Dadurch wird auch die Leitfähigkeit an der Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 17 herabgesetzt, was zur Folge hat, daß der Schalttransistor 7 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke erneut etwas leitend wird. Dieser Vorgang wird durch den Verbindungszweig 19, der im Sinne einer Mitkopplung wirkt, unterstützt. Man kann durch die gewählte Schaltungsanordnung erreichen, daß der Durehbruch an der das Schaltelement 13 bestimmter Durchbruchssp an-ung bildenden Zenerdiode 13' und abhängig davon der zulässige Spannungswert an der-zu dem Schalttransistor 7 gehörnuen Emitter-Kollektor-Strecke aufrechterhalten bleibt, was bei der bekannten Überspannungsschutzmaßnahme nicht der Fall ist, weil dort der Zustand an dem Schaltelement 13 bestimmiser Durchbruchs spannung zwischen Durchbruch und Sperrzustand wechselt und die Spannung an der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 7 unter Verbrauch unnötiger Verlustleistung Schwingungen ausführt.So that at the emitter-collector path of the switching transistor 7 occurring voltage does not cause damage there, it is caused by the overvoltage protection branch 10 limited to a still permissible value. If this permissible value is reached, is applied to the Zener diode which forms the breakdown voltage determined by the switching element 13 13 'exceeded the threshold, whereupon the potential at the base of the driver transistor 15 raised in the positive direction and the conductivity at its emitter-collector path is reduced. This also increases the conductivity at the emitter-collector path of the control transistor 17 is reduced, with the result that the switching transistor 7 again becomes somewhat conductive at its emitter-collector path. This process is supported by the connecting branch 19, which acts in the sense of positive feedback. One can achieve through the selected circuit arrangement that the Breakthrough at the Zener diode forming the switching element 13 of a certain breakdown voltage 13 'and, depending on this, the permissible voltage value at the -to the switching transistor 7 horny emitter-collector path is maintained, which is the case with the known Overvoltage protection measure is not the case, because there the state on the switching element 13 specific breakdown voltage changes between breakdown and blocking state and the voltage at the emitter-collector path of the switching transistor 7 below Consumption of unnecessary power dissipation carries out oscillations.

Der Sicherungszweig 22 sorgt dafür, daß, wenn der Betriebsschalter 2 im geschlossenen Zustand des Unterbrecherschalters 20 g.cffnet wird, kein Zündfunke entsteht. Wird der Strom in der Brimärwicklung 5 durch den Betriebsschalter 2 unterbrochen, so verzweigt sich der durch die Induktionsspannung erzeugte Induktionsstrom über die Widerstände 11 und 23, so daß der Schalttransistor 7 an seiner Basis-Emitter-Strecke weiterhin Steuerstrom erhält und an seiner Emitter-Kollektor-Strecke bis zum Abklingen dieser Induktionsspannung leitend bleibt.The fuse branch 22 ensures that when the operating switch 2 is opened when the circuit breaker is closed, no ignition spark arises. If the current in the brimary winding 5 is interrupted by the operating switch 2, so the induction current generated by the induction voltage branches over the resistors 11 and 23, so that the switching transistor 7 at its base-emitter path continues to receive control current and on its emitter-collector path until it dies away this induction voltage remains conductive.

Dadurch, daß der Schalttransistor 7 an seiner Basis-Emitter-Strecke bei Auslösung des Zündvorganges durch die Emitter-Lollel.tor-Strecke des Steuertransistors unmittelbar überbrückt wird, kann die Raumladung in dem Basisraum des Schalttransistors 7 sehr schnell abfließen und die zu diesem Transistor 7 gehörende Emitter-Kollektor-Strecke momentan in den Sperrzustand übergehen, was eine erhöhte Zündspannung ergibt. Außerdem erhält man durch die kurzgeschlossene Emitter-Basis-Strecke des Schalttransistors 7 eine besonders hohe Sperrspannung an dessen Emitter-Kollektor-Strecke.In that the switching transistor 7 is at its base-emitter path when the ignition process is triggered by the emitter-Lollel.tor path of the control transistor is directly bridged, the space charge in the base space of the switching transistor 7 flow off very quickly and the emitter-collector path belonging to this transistor 7 momentarily go into the blocking state, which results in an increased ignition voltage. aside from that is obtained from the short-circuited emitter-base path of the switching transistor 7 a particularly high reverse voltage at its emitter-collector path.

Im Beispielsfall ist der Zündeinrichtung eine Zündkerze zugeordnet. Die erfndungsgemäße Maßnahme hat selbstverständlich auch für Zündeinrichtungen Gültigkeit, die mit mehreren Zündkerzen ausgerüstet sind und bei denen die Zündspannung in einer vorbestimmten Reihenfolge durch einen Zündverteiler auf die Zündkerzen übertragen wird.In the example, a spark plug is assigned to the ignition device. The measure according to the invention is of course also valid for ignition devices, which are equipped with several spark plugs and where the ignition voltage is in one Transferred a predetermined sequence to the spark plugs by an ignition distributor will.

Im vorliegenden Beispielsfall wird die Auslösung des Zündvorganges durch den mechanischen Unterbrecherschalter 24 vorgenommen. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß die Auslösung des Zündvorganges in moderner Weise durch einen optischen bzw. magnetischen Geber vorgenommen wird.In the present example, the ignition process is triggered made by the mechanical breaker switch 24. It goes without saying also possible that the triggering of the ignition process in a modern way by a optical or magnetic encoder is made.

Schließlich kann der Schalttransistor 7 auch durch einen weiteren Transistor zu einer Darlington-Schaltung ergänzt werden.Finally, the switching transistor 7 can also be replaced by another Transistor can be added to a Darlington pair.

Claims

Claims ignition device for internal combustion engines with one of the Primary winding of an ignition coil and the switching path of a switching transistor Series circuit, which has its current entry at the primary winding, with one Overvoltage protection branch containing the switching element of a certain breakdown voltage, that of the one between the primary winding and the collector of the switching transistor Existing connection goes out, and with a control transistor, whose collector with the base of the switching transistor and its emitter with the emitter of the switching transistor is in connection, characterized in that the control transistor (17) is a driver transistor (15) is connected upstream and the breakdown voltage determined by the switching element (13) containing overvoltage protection branch (10) to the base of the driver transistor (15) leads.

2. Ignition device according to claim 1, characterized in that the The driver transistor (15) is complementary to the control transistor (17) Conductivity is. And at its collector with the base of the control transistor (17), on the other hand, at its emitter with the end of the primary winding on the current inlet side (5) has connection.

3. Ignition device according to claim 2, characterized in that between the emitter of the driver transistor (15) and the collector of the control transistor (17) a connection branch which generates a voltage drop during operation (19) is provided.

4. Ignition device according to claim 3, characterized in that the Connection branch (19) contains a diode (21), which with its anode the driver transistor (15) is facing.

5. Ignition device according to claim 1, characterized in that of the breakdown voltage determined between the ignition coil (6) and the switching element (13) lying section of the surge protection branch (10) a fuse branch (22) goes out, which contains a resistor (23) and to the base of the switching transistor (7) leads.

6. Ignition device according to claim 1, characterized in that the Switching element (13) of a certain breakdown voltage formed by a Zener diode (13 ') which faces the driver transistor (15) with its anode.