DE3037113C2 - Zündschaltung für einen Fremdzündungs-Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Impulszügen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schaltkreis für einen Fremdzündungs-Verbrennungsmotor liegt ein Schalttransistor 2 in Reihe mit der Primärwicklung 4 einer Zündspule, deren Sekundärwicklung 6 die Hochspannungsleitung der Zündschaltung bildet; die von der Sekundärspule wegführende Leitung führt über einen (nicht gezeigten) Verteiler in der üblichen Weise zu den (nicht gezeigten) Zündkerzen.

Ein Widerstand 8 liegt zwischen dem Emitter des Transistors 2 und Masse, während das vom Transistor 2 abgelegene Ende der Zündspulen-Primärwicklung 4 zu einer Stromversorgung, normalerweise einer +12 V-Batterie führt, jedoch auch zu einer Zuleitung verbindbar ist, die während Zwangsstartzuständen +36 V erreichen kann. Der Transistor 2 wird über einen Basiswiderstand 10 durch ein Steuersignal geschaltet, das von einer Klemme 12 kommt Der Zeitpunkt und die Dauer eines Steuersignals wirkt sich auf die Wirksamkeit der Funkenbildung und damit auf den Motorbetrieb aus.

Das Emittersignal des Transistors 2 wird einem Komparator 14 zugeführt, an dessen anderer Eingangsklem me ein Referenzsignal Vref angelegt ist Das Komparatorausgangssignal führt zu den Rückstelleingängen jeweils eines Zählers 16 und eines D-Flip-Flops 18. Das Flip-Flop 18 wird über den Zählerausgang Q getaktet und der Zähler selbst erhält ein später beschriebenes Taktsignal an seinem Takteingang CK Der Ö-Eingang des Flip-Flops 18 ist mit einer Versorgungsspannungsquelle Vddverbunden.

Das an der Klemme 12 ankommende Steuersignal wird zwei gegeneinander gekoppelt verschalteten NOR-Glieder einmal direkt und einmal über einen Inverter 22 angelegt Eines der beiden NOR-Glieder 20 erhält das Ausgangssignal vom Ausgang Q des Flip-Flops 18.

Im Betrieb kommen die Steuersignale an der Klemme 12 in Form von Impulsen an, um die Funkenbildung einzuleiten und zu steuern. Für die Darstellung sei angenommen, daß die Impulse positive Impulse sind, wobei das Erscheinen eines solchen Impulses den Transistor 2 leitfähig schaltet, so daß sich ein Strom durch die Primärwicklung 4 aufbaut

Wenn der Steuerimpuls aufhört schaltet der Transistor 2 ab und der in der Primärwicklung zusammenbrechende Strom induziert die Hochspannung in der Sekundärwicklung 6, um so die Funkenbildung einzuleiten. Die Dauer jedes positiven Steuerimpulses beeinflußt die Größe der induzierten Hochspannung, während der Zeitpunkt, an der der jeweilige Impuls aufhört, die genaue Funkenbildungszeit im Motorzyklus bestimmt

Eine Versorgungsüberspannung von beispielsweise ca. 36 V erzeugt in der Primärwicklung der Zündspule und im Transistor 2 einen Überstrom und eine thermische Überlastung mit möglicherweise nicht mehr beseitigbarem Schaden. Erfindungsgemäß werden diese Gefahren dadurch beseitigt daß eine Funkenbildung erzeugt wird, sobald der Zündspulenstrom einen vorbestimmten Wert während des Stromaufbaus in der Primärwicklung 4 erreicht Dadurch wird weiterer Stromfluß sowohl in der Zündspule als auch im Transistor 2 vermieden und die maximale Funkenenergie auf einen solchen Wert begrenzt, daß sich Spule und Transistor in ihren sicheren Betriebsbereichen befinden.

Die verschiedenen, für die Erklärung wichtigen Wellenformen in der Schaltung nach Fig. 1 sind in Fig.2 dargestellt, und zwar ist der erste Ablauf bei einem Beirieb mit 12 V Versorgungsspannung dargestellt und dann unter verstärkter Versorgungsspannung, bei der eine Überlastung eintreten kann. Die verschiedenen V/ellenformer. sind in Fi g. 2 mit (A) bis (F) bezeichnet Sie treten an den gleichartig bezeichneten Stellen in F i g. 1 auf. Um eine Überlastung zu verhindern, wird die Referenzspannung Vref auf einen solchen Wert eingestellt daß der Komparator 14 leitet d. h. ein Ausgangssignal abgibt wenn die zulässige obere Sicherheitsgrenze des Primärwindungsstroms erreicht ist Das Ausgangssignal (C) des Komparators steigt an, und bewirkt eine Rückstellung sowohl des Zählers 16 als auch des Flip-Flops 18. Der (^-Ausgang des Flip-Flops sperrt dann vorzeitig die Steuerimpulse (A) an der Klemme 12, so daß diese nicht mehr die unter ^gezeigte Wellenform, sondern die unter (E) gezeigte erhalten. Auf diese Weise wird der Funken (F) erzeugt Der Zähler 16 bewirkt eine Durchbruchssperre bei den folgenden Zündzyklen während einer Zeitlänge, die durch die Zählergrcße und die Taktfrequenz CK bestimmt wird, so daß dann, wenn die Motorgeschwindigkeit während des Überlastungszustandes erhöht wird, die Funkenfreque. y. nicht über einen durch die Verzögerung bestimmten We-t ansteigen kann. Da der beschriebene Überspannungszustand normalerweise infolge von Außenverbindungen zur Motorspannungsversorgung auftritt steht das mit dem betreffenden M>tor ausgerüstete Fahrzeug, und eine Geschwindigkeitsbegrenzung ist deshalb folgenlos möglich und bestimmt eine obere Energiebelastungsgrenze für das gesamte Zündsystem. Typischerweise wird die durch den Zähler gelieferte Sperre so arbt-iten, daß der Motor nicht schneller ais 1500 U/min im Überlastungszustand der Stromversorgung drehen kann, und der Zählerinhalt und die Taktfrequenz CK werden dementsprechend ausgewählt

Die beschriebene Schaltung leitet den Funken bei Versorgungsspannungs-Überlastungszuständen ein wenig früher als für den Motorzyklus sonst festgelegt ein, jedoch tritt das nur bei geringer Motordrehzahl von weniger als 1500 U/min auf und der auf diese Wc-ise entstehende Vorzündungsfehler (Tadv in F i g. 2) ist vernachlässigbar.

Damit ergibt sich eine Zündschaltung für Fremdzündurigs-Verbrennungsmotoren, bei der das Schalten des Stromes in der Primärwicklung der Zündspule durch ein Halbleiterbauelement 2 gesteuert wird; die Zündschaltung enthält Schutzeinrichtungen für die Schaltung gegen übergroße Versorgungsspannungen, wie sie bei der Verbindung des Motors mit einer externen Leistungsquelle auftreten können. Die Schutzeinrichtung erfaßt den Strom in der Primärwicklung, und wenn dieser eine vorbestimmte obere Sicherheitsgrenze erreicht, wird eine Funkenbildung eingeleitet, um die in der Spule aufgebaute Energie zu entladen. Der Strom wird durch Vergleich ir. eimern Komparator 14 mit einer Referenzspannung Vref erfaßt und das entstehende Komparatorausgangssignal wird dazu verwendet, vorzeitig die Schalt-Steuerimpulse für den Transistor 2 zu unterbrechen. Diese Unterbrechung wird durch eine aus den Schaltgliedern 16,18, 20 besiehende Logikschaltung bewirkt.

In der Schaltung sind auch Einrichtungen zur Begrenzung der Motordrehzahl während Yersorgungsspannungs-Überlastungszuständen enthalten in Form einer Verzögerungseinrichtung 16, die eine Funkenbildung in einem vorbestimmten Zeitraum bei jedem Motorzyklus verhindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 _ , diese Weise wird die Zündfunkendauer erhöht, um eine Patentansprüche: sichere Zündung des Luft/Kraftstoffgemisches insbe-

1. Zündschaltung für einen- Fremdzündungs-Ver- sondere im Anlaßvorgang bei kaltem Motor und niedribrennungsmotor, mit einem steuerbaren Halbleiter- gen Drehzahlen zu gewährleisten. Ein Schutz des Halbelement, durch das der Primärwicklungsstrom einer 5 leiterelementes oder der Zündspule bei einem Betrieb Zündspule eingeschaltet und zur Zeugung eines mit einer erhöhten Versorgungsspsinnung ist bei dieser Zündfunkens wieder ausgeschaltet wird, mit einer Schaltungsanordnung nicht vorgesehen.
Impulserzeugungseinrichtung zur Ansteuerung des In verschiedenen Ländern besteht jedoch die Vor-Halbleiterelementes bei normalen Versorgungs- schrift, daß ein Verbrennungsmotor insbesondere bei Spannungsverhältnissen, -sowie mit einer Primär- io der Oberprüfung, z. B. bei neuen Motoren, erhöhte Verwicklungsstrom-Erfassungseinrichtung zur Abgabe sorgungsspannungen aushalten muß; beispielsweise beeines Signals, wenn der Primärwicklungsstrom einen steht in Großbritannien die Vorschrift, daß ein Betrieb vorbestimmten Wert erreicht, dadurch ge- an 36 V (also der dreifachen normalen Versorgungskennzeichnet, daß das Halbleiterelement (2) spannung) eine Minute lang möglich sein muß, ohne bei normalen Versorgungsspannungsverhältnissen i? einen Schaden an dem Motor zu verursachen. Derartige durch den von der Impulserzeugungseinrichtung überhöhte Versorgungsspannungen treten auf, wenn (12) abgegebenen Impuls ein- und ausgeschaltet ' der Motor mit einer äußeren Spannungsquelle beispielswird, daß die Primärwicklungsstrom-Erfassungsein- weise über Startkabel verbunden wird.

richtung (14) zur Abgabe des Signals bei überhöhter Zwar ist aus der DE-OS 28 03 557 eine Abschaltvor-Versorgiingsspannung ausgebildet ist, wobei der 20 richtung für ein steuerbares Halbleiterelement bekannt, vorbestißuste Wert dem maximal zulässigen Pri- bei der ein Zeitgeber über einen an dem Halbleiterelemärwicklungsstrom entspricht, der nur bei überhöh- ment anliegenden Wärmefühler so gesteuert wird, daß ter Versorgungsspannung erreicht wird, und daß ei- die Primärstrom-Flußdauer mit ansteigender Temperane von diesem Signal beaufschlagte Verzögenings- tür des Halbleiterelementes hyperpolisch verringert einrichtung (16,18) vorgesehen ist, die derart ausge- 25 wird, jedoch wird auch dadurch ein Schutz gegen stark legt und verbunden ist, daß zur vorzeitigen Abschal- überhöhte Versorgungsspannungen nicht erreicht, da tung des Primärwicklungsstromes bei auftretendem der Temperaturfühler wegen seiner relativ großen Zeit-Signal die Ansteuerung des Halbleiterelements (2) konstante nicht schnell genug auf die beim Starten über bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Halbleiter- eine äußere Spannungsquelle auftretenden starken element-Ansteuerung über die Impulserzeugungs- 30 Überlastungen reagiert

einrichtung (12) durch die Primärwicklungsstrom- Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde,

Erfassungseinrichtung erfolgt und das Halbleiterele- eine Zündschaltung der eingangs genannten Gattung so

ment für den Rest dcT Daue des von der Impulser- auszubilden, daß auch bei überhöhten Versorgungs-

zeugungseinrichtung (/2) abgegebenen Impulses in spannungen eine für die Zündspule und den Schalttran-

seinem den Primärwicklungssi am unterbrechenden 35 sistor unschädliche maximale Belastung nicht über-

Schaltzustand gehalten ist schritten wird.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (16, Kennzeichen des Anspruchs 1.

18) einen Impulsgenerator (18) und eine Zeitgeber- Es ist so auch bei einer Versorgungsspannung, die die' einrichtung (16) umfaßt und daß die Zeitgeberein- 40 normale Betriebsspannung um em mehrfaches Überrichtung (16) zur Regelung der Zeitdauer vorgese- steigt, stets ein zuverlässiger Betrieb sichergestellt Erhen ist während der die Ansteuerung des Halbleiter- reicht der Primärwicklungsstrom die vorbestimmte elements (2) bei gleichzeitiger Unterdrückung einer obere Sicherheitsgrenze, so wird zur Entladung der Halbleiterelement-Ansteuerung über die Impulser- Spulenenergie eine vorzeitige Funkenbildung eingeleizeugungseinrichtung (12) durch den Impulsgenera- 45 tet und das erneute Schließen des Halbleiterelements tor (18) erfolgt und damit die erneute Funkenerzeugung verzögert Die

3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge- Drehzahl des so betriebenen Motors kann wegen der kennzeichnet, daß der Impulsgenerator (18) ein Flip- Eigenschaften der Verzögerungseinrichtung nicht über Flop umfaßt und daß die Zeitgebereinrichtung (16) einen vorgegebenen Wert ansteigen. Auch durch die ein Zähler ist 50 damit erzielte Drehzahlbegrenzung wird die Energie-

aufnahme des Zündsystems sicher unterhalb einer Belastungsgrenze gehalten, die zur Beschädigung der AnIa-

Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung nach dem ge führen würde. Es tritt zwar in diesem Fall eine gewis-

Oberbegriff des Anspruchs 1. se Vorzündung auf, die sich jedoch schon deswegen als

Bei einer bekannten derartigen Schaltung (US-PS 55 unschädlich erweist, weil ein derartiger Betriebszustand 92 219) wird das den Primärwicklungsstrom der mit stark überhöhter Versorgungsspannung nur bei ste-Zündspule ein- und ausschaltende Halbleiterelement hendem Fahrzeug bzw. überhaupt noch nicht in ein während der Zeit, in der das Zündfunkensignal anliegt, Fahrzeug eingebautem Motor durchgeführt wird. Bei über einen Komparator ausgeschaltet, sobald der Pri- normaler Versorgungsspannung wird die Zusatzeinrichmärstrom eine vorbestimmte Größe erreicht hat, so daß 60 fung nicht aktiviert, der Betrieb läuft ungestört
die Funkenbildung eingeleitet wird, und jeweils nach Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in kurzer, vorbestimmter Dauer wieder eingeleitet wird, den Unteransprüchen 2 und 3 gegeben,
und jeweils nach kurzer, vorbestimmter Dauer wieder Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeicheingeschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich, so lange nung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung das Zündfunkensignal ansteht. Die Zündspule ist dabei 65 zeigt

so ausgelegt, daß sie während der Unterbrechungszeit F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführung der Erfindung,

des Halbleiterelementes genügend Energie nachliefert, und

um den Zündfunken-Bogen aufrecht zu erhalten. Auf F i g. 2 Zeitdiagramme von an verschiedenen Stellen