WO1992000454A1

WO1992000454A1 - Hochspannungsschalter bei doppelfunkenspulen-zündanlagen

Info

Publication number: WO1992000454A1
Application number: PCT/DE1991/000444
Authority: WO
Inventors: Manfred Vogel; Werner Herden
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1990-06-23
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1992-01-09
Also published as: JPH05507987A; EP0536157B1; EP0536157A1; DE59106384D1; US5265580A; ES2077855T3; DE4020103A1

Abstract

Es wird eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit Doppelfunkenspulen und im Sekundärkreis angeordneten Halbleiterschaltelementen vorgeschlagen, die einen Aufsteilerungseffekt der Zündspannung bewirken. Die Halbleiterschaltelemente sind vorzugsweise Kippdioden in Kaskadenschaltung, die dafür sorgen, daß die Zündspannung erst bei Erreichen eines vorgebbaren Wertes schlagartig auf die Zündkerzen durchgeschaltet wird. Ein verstärkter Aufsteilerungseffekt läßt sich hierbei erreichen, wenn die Halbleiterschaltelemente je nach Zündleitungslänge bezüglich ihrer Kippspannung unterschiedlich dimensioniert sind.

Description

Hochspannunσsschalter bei Poppelfunkenspulen-Zündanlaσen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage wie sie beispielsweise aus der DE-OS 37 31393 bekannt ist. Bei der genannten Zündanlage kommen Hochspannungsschalter zum Einsatz, die sekundärseitig vor¬ zugsweise im Zündkerzenstecker angeordnet sind. Als Hochspannungs- schaltelemente werden Kippdiodenkaskaden verwendet, wobei je nach Spannungsfestigkeit einer einzelnen Kippdiode und je nach gewünsch¬ ter Kippspannung 10 bis 50 Dioden übereinander gestapelt werden. Ein solcher Hochspannungsschalter, der schlagartig vom sperrenden in den leitenden Zustand übergeht, ermöglicht es, die Einflüsse von Neben¬ schlüssen an der Zündkerze praktisch zu eliminieren. Aufgrund ihrer Eigenkapazität wirken sich lange Zündleitungen nach der Kippdiode nachteilig auf den Aufsteilerungseffekt der Kippdiode aus, weshalb man den Hochspannungsschalter vorzugsweise im Kerzenstecker anordnet. Kommen solche Halbleiterschaltelemente bei Doppelfunken¬ spulen zum Einsatz, so muß man aufgrund der sekundärseitigen Spannungsaufteilung die Kippspannung so gering halten, daß die Kipp¬ spannung auf jeden Fall erreicht wird, allerdings hat das den Nach¬ teil, daß bei einer Kippspannung deutlich unter 11 kV der Auf¬ steilerungseffekt kaum noch wirksam ist. Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, für einen optimalen Einsatz der Hochspannungsschalter bei Doppelfunkenspulen eine günstige Dimensionierung der Kippspannung im Hinblick auf einen möglichst großen Aufsteilerungseffekt zu finden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen nach dem Hauptanspruch hat den Vorteil, daß bei einem Einsatz von Kipp¬ diodenkaskaden in Zündanlagen mit Doppelfunkenspulen der Hoch¬ spannungsschalter bezüglich seiner Kippspannung so dimensioniert wird, daß die Wirkung der Kapazität der Zündleitungen vor den Hoch¬ spannungsschaltern dahingehend genutzt wird, daß in der kürzeren Zündleitung eine Kippdiode mit einer höheren Kippspannung angeordnet werden kann. Dadurch wird der Aufsteilerungseffekt an der ent¬ sprechenden Zündkerze gegenüber Hochspannungsschaltern mit gleicher Kippspannung gesteigert. Die Kippspannung der beiden Halbleiter¬ schaltelernente liegt etwa zwischen 11 kV und 20 kV.

Verwendet man als einzelne Kippdioden in einer Kaskade Fünf- Schicht-Elemente mit symmetrischem Aufbau, die in beide Spannungs¬ richtungen kippen, so braucht man im Gegensatz zu üblichen Kipp¬ dioden (Vier-Schicht-Dioden) die Polarität des Hochspannungs- schalters nicht zu beachten. Diese Tatsache bringt Vorteile bei der Nachrüstung von Kippdioden und erleichtert eine etwaige Reparatur z. B. bei Wechsel des Kerzensteckers, da man einen Wechsel unge¬ achtet der Polarität vornehmen kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Prinzipschaltbild einer Zündanlage mit Doppelfunkenspulen.

Figur 2a Sekundärseite einer Zündanlage einer Doppelfunkenspule mit

Kippdioden mit unsymmetrischer Kennlinie.

Figur 2b Sekundärseite einer Zündanlage einer Doppelfunkenspule mit

Kippdioden mit symmetrischer Kennline.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im folgenden wird der Einsatz des HochspannungsSchalters in einer Zündanlage eines Kraftfahrzeuges beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Zündanlage mit einer Doppelfunkenspule 1, deren Primärwicklung 2 über einen Zündtransistor 4 an eine Spannungsver¬ sorgung ÜB, beispielsweise an die hier nicht dargestellte Batterie eines Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Zündtransistor 4 wird auf bekannter Weise über eine Steuerklemme 5 von einem Steuergerät angesteuert. Die Sekundärwicklung 3 ist auf der einen Seite über eine Zündleitung 6 mit einem Entstörwiderstand 9, einer Hoch¬ spannungskippdiode 13 und einer Zündkerze 11 verbunden und auf der anderen entgegengesetzt gepolten Seite über eine Zündleitung 7 mit einem Entstörwiderstand 8 und einer ebenfalls entgegengesetzt gepolten Hochspannungkippdiode 12 mit einer Zündkerze 10 verbunden.

Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Zündanlage mit der Doppelfunken¬ spule 1, die jeweils über ihre Zündleitungen 6, 7, die Entstörwider¬ stände 8, 9 und entweder wie in Figur 2a über Hochspannungskipp¬ dioden 12 und 13 oder wie in Figur 2b über die symmetrischen Hoch¬ spannungskippdioden 14 und 15 mit den Zündkerzen 10 bzw. 11 ver¬ bunden ist.

Die in Figur 1 dargestellte Zündanlage arbeitet folgendermaßen. Durch Abschalten des durch die Primärwicklung 2 der Doppelfunken- spule 1 fließenden Stromes mittels des Zündtransistors 4 wird in der Sekundärwicklung 3 eine Spannung U induziert, die beispielsweise bei etwa 30 kV liegt und bei Erreichen, der durch die Hochspannungskipp¬ dioden 12 und 13 vorgegebene Kippspannung ein Durchschalten an die Zündkerzen 10 und 11 bewirkt, was entweder unmittelbar oder nach weiterem Spannungsanstieg zum Auslösen des Zündfunkens führt. Die in der Figur 1 dargestellte Verschaltung unter Verwendung von Doppel¬ funkenspulen führt dazu, daß die von der Zündspule sekundärseitig gelieferte Zündspannung an beiden Zündleitungen 6 und 7 aufgeteilt wird, d. h. die Kippspannung der Kippdioden 12 und 13 muß klein gewählt werden, so daß ein Durchschalten der Zündspannung an die Zündkerzen 10 und 11 gewährleistet wird. Jedoch ist der eigentlich gewünschte Aufsteilerungseffekt der Kippdioden 12 und 13 bei einer Kippspannung von kleiner als 11 kV nicht mehr effektiv. Es wird nun die Wirkung der Eigenkapazitäten der unterschiedlich langen Zünd¬ leitungen 6 und 7 genutzt. Diese Kapazitäten werden geladen, solange die Kippdioden 12 bzw. 13 sperren. Dadurch teilt sich die Spannung auf der Sekundärseite der Zündspule ungleichmäßig auf die Zünd¬ leitungen 6 und 7 auf. Da die kürzere Zündleitung 7 eine geringere Kapazität hat und damit an ihr eine höhere Spannung ansteht als bei der längeren Zündleitung 6, an der die niedrigere Spannung ansteht, kann man die Kippspannung an der Kippdiode 12 höher wählen, und so einen besseren Aufsteilerungseffekt gewährleisten. Bei der beschrie¬ benen Zündanlage können die Kippspannungen der Kippdiode so gewählt werden, daß die Kippdiode 13 in der längeren Zündleitung 6 bei etwa 11 bis 13 kV kippt und die Kippdiode 12 in der kürzeren Zündleitung 7 bei etwa 16 bis 18 kV.

In Figur 1 und 2a ist eine Verschaltung der Sekundärseite 3 einer Zündanlage mit Doppelfunkenspulen mit Kippdioden als Vier-Schicht- Dioden mit unsymmetrischer Kennlinie dargestellt. Hier muß beim Einbau die Polarität der Hochspannungskippdioden beachtet werden, d. h. der Seite der Zündspule mit dem positiven Potential muß die Anode der Kippdiode und der Seite der Zündspule mit dem negativen Potential die Kathode der Kippdioden zugeordnet sein.

Verwendet man, wie in Figur 2b dargestellt, Kippdioden mit symme¬ trischer Kennlinie, so braucht man beim Einbau oder einem even¬ tuellen Kerzen- oder Kerzensteckerwechsel nicht die Polarität der Kippdiodenkaskaden zu beachten, da diese aufgrund ihrer symme¬ trischen Kennlinie in beide Spannungsrichtungen kippen.

Claims

Ansprüche

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit im Sekundärstromkreis an¬ geordneten Halbleiterschaltelementen, wobei jedes dieser Halbleiter¬ schaltelemente vorzugsweise aus Kippdioden in Kaskadenschaltung besteht, so daß bei einer vorgewählten Spannung (KippSpannung) das Halbleiterschaltelement vom Sperrzustand schlagartig in den leiten¬ den Zustand (Kippvorgang) übergeht, wobei das Halbleiterschaltele- ent vorzugsweise in Kerzennähe, im Kerzenstecker oder in der Zünd¬ kerze angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Doppelfunken¬ spulen (1) in unterschiedlich langen Leitungen (6, 7) von den Zünd¬ spulen zu den Zündkerzen (10, 11) Halbleiterschaltelemente (12, 13) mit unterschiedlicher Kippspannung eingebaut werden.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp¬ spannung der Halbleiterschaltelemente (12, 13) zwischen 11 kV und

20 kV liegt.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeren Zündleitung ein Halbleiterschaltelement mit höherer Kipp¬ spannung zugeordnet ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kippdiode Fünfschichthalbleiter-Elemente mit symmetrischem Aufbau verwendet werden, die in beiden Spannungsrichtungen kippen.