[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Hochspannungszündimpulsen
für einen Verbrennungsmotor mit einem Zündtransformator und einer Funkentstörung.
[0002] Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die EP 0 887 546 A2 bekannt, in der
eine Zündanlage mit einem Zündtransformator mit Primärwicklung und Sekundärwicklung
beschrieben ist, wobei die Primärwicklung mit einem Wicklungsende am Pluspol einer
Gleichstromquelle und mit dem anderen Wicklungsende über ein Stromschaltelement mit
Masse verbunden ist. Die Sekundärwicklung ist mit einem Wicklungsende mit einer Zündkerze
und mit dem anderen Wicklungsende über eine in Durchlassrichtung gepolte Zenerdiode
mit Masse verbunden. Weiterhin ist das mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbundene
Wicklungsende der Primärwicklung über eine in Sperrrichtung gepolte Zenerdiode mit
dem Wicklungsende der Sekundärwicklung verbunden, welches über eine in Durchlassrichtung
gepolte Zenerdiode mit Masse verbunden ist. Mit Hilfe der zwischen den beiden Wicklungen
geschalteten Zenerdiode werden Überspannungen an der Primärwicklung abgeleitet, wobei
der abgeleitete Strom nachteiligerweise nicht direkt gegen Masse geleitet wird, sondern
zunächst noch über die in Durchlassrichtung gepolte Zenerdiode fließt, über welche
zusätzlich noch der über die Sekundärwicklung fließende Strom fließt.
[0003] Weiterhin ist durch die EP 1 217 206 A2 eine Zündanlage für einen Verbrennungsmotor
bekannt, bei dem eine Primärspule eines Zündtransformators über ein Stromschaltelement
in Reihenschaltung mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und eine Sekundärwicklung
des Zündtransformators mit einem ersten Wicklungsende über eine in Durchlassrichtung
gepolte Zenerdiode und einen der Zenerdiode parallel geschalteten Widerstand mit Masse
und mit dem anderen Wicklungsende über eine in Durchlassrichtung gepolte Diode mit
einer Zündkerze verbunden ist. Eine Funkentstörung der Primärwicklung findet bei dieser
Schaltungsanordnung nachteiligerweise nicht statt.
[0004] Ferner ist durch die DE 3336624 A1 ein Entstörglied für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen
mit einer Zündspule bekannt, deren Primärwicklung über ein Stromschaltelement in Reihenschaltung
mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, wobei das mit dem Pluspol der Gleichstromquelle
verbundene Wicklungsende der Primärwicklung über einen Entstörkondensator und eine
parallel geschaltete und in Sperrrichtung gepolte Diode mit Masse verbunden ist. Durch
die in Sperrrichtung gepolte Diode können positive Überspannungen nachteiligerweise
nicht gegen Masse abgeleitet werden.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit der sowohl ein Verpolschutz der Schaltungsanordnung
als auch eine wirksame Funkentstörung erreicht werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
[0007] Erfindungsgemäß wird das erste Wicklungsende der Primärspule über eine Schutzreihenschaltung
zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden mit dem Masseanschluss bzw. mit Masse
verbunden, wobei über beide Zenerdioden dieser Schutzreihenschaltung ausschließlich
von der Primärwicklung erzeugte Überspannungen geleitet werden. Überspannungen der
Primärwicklung können dadurch niederohmig gegen Masse abgeleitet werden, so dass sich
zusätzlich zum Verpolschutz der Schaltungsanordnung eine wirksame Funkentstörung erzielen
lässt.
[0008] Vorteilhafterweise ist der Schutzreihenschaltung der Zenerdioden ein Entstörkondensator
parallel geschaltet, der hochfrequente Störungen am ersten Wicklungsende der Primärwicklung
gegen Masse kurzschließt. Die beiden Zenerdioden der Schutzreihenschaltung sind vorteilhafterweise
zu einer Suppressordiode zusammengefasst, wodurch sich der Schaltungsaufwand und der
Kostenaufwand verringert.
[0009] Vorteilhaferweise ist auch ein erstes Wicklungsende der Sekundärwicklung direkt mit
dem Masseanschluss verbunden, um so den Stromkreis über eine Zündkerze, welche mit
dem anderen Wicklungsende der Sekundärwicklung verbunden ist, herstellen zu können.
[0010] Beim Beaufschlagen der Primärwicklung mit Strom wird in der Sekundärwicklung sowohl
bei Zunahme als auch bei Abnahme des durch die Primärwicklung fließenden Stroms eine
Spannung induziert. Um zur Erzeugung eines Zündimpulses definiert nur den bei Primärwicklungsstromzunahme
oder -abnahme induzierten Spannungsimpuls der Sekundärwicklung zu einer Zündeinrichtung
leiten zu können, wird vorteilhafterweise das erste Wicklungsende der Sekundärwicklung
über eine Diode mit dem Masseanschluss verbunden. Je nach Polung der Diode wird vom
gegenüberliegenden Wicklungsende der Sekundärwicklung entweder ein positiver oder
ein negativer Zündimpuls geliefert. Die Diode kann vorteilhafterweise durch eine Reihenschaltung
mehrerer in gleicher Richtung gepolter Dioden ersetzt werden, um die Spannungsfestigkeit
zu erhöhen. Weiterhin kann durch die Reihenschaltung bei einer bestimmten geforderten
Spannungsfestigkeit auch ein Kostenvorteil erzielt werden, da eine hohe geforderte
Spannungsfestigkeit durch Reihenschaltung von mehreren kostengünstigen Dioden niedrigerer
Spannungsfestigkeit erreicht werden kann. Ebenso wie beim Einsatz nur einer Diode
bestimmt auch bei einer Reihenschaltung von Dioden die Anschlussrichtung, ob am entgegengesetzten
Wicklungsende der Sekundärwicklung ein positiver oder negativer Zündspannungsimpuls
geliefert wird.
[0011] Das dem ersten Wicklungsende der Sekundärspule entgegengesetzte Wicklungsende, an
dem die Hochspannungszündimpulse anliegen, ist vorteilhafterweise mit einem Verbinder
zum Anschluss an eine Zündkerze verbunden. Dieses kann ein Steckverbinder sein, der
starr mit der Schaltungsanordnung verbunden ist, so dass die gesamte Schaltungsanordnung
auf die Zündkerze aufgesteckt und dort gehalten werden kann. Daneben ist auch der
Anschluss einer flexiblen Anschlussleitung an das zweite Wicklungsende der Sekundärwicklung
zur Verbindung mit der Zündkerze denkbar.
[0012] Die Schaltungsanordnung kann zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für mehrere
Zündeinrichtungen bzw. Zündkerzen verwendet werden, wobei die von der Sekundärwicklung
erzeugten Zündimpulse von einem Zündverteiler auf die verschiedenen Zündkerzen verteilt
werden müssen.
[0013] Vorzugsweise wird jedoch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erzeugung von
Hochspannungszündimpulsen für eine einzige Zündkerze bzw. Zündeinrichtung verwendet,
so dass für jede Zündkerze eine entsprechende Schaltungsanordnung vorgesehen sein
muss.
[0014] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere zur Verwendung
in einer Zündanlage eines Kraftfahrzeugs.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
[0016] Die einzige Figur zeigt den Aufbau einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen
für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
[0017] Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Erzeugen von Hochspannungszündimpulsen
für einen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug. Dazu ist die dargestellte Schaltungsanordnung
so eingerichtet, dass sie mit einer Spannungsquelle 10, welche von einer Autobatterie
des Kraftfahrzeugs gebildet wird, und mit einer Zündkerze 12 des Verbrennungsmotors
verbunden werden kann. Dazu weist die Schaltungsanordnung einen Versorgungsspannungsanschluss
7 zum Verbinden mit dem Pluspol der Spannungsquelle 10 und einen Masseanschluss 8
zum Verbinden mit der Fahrzeugmasse 9 bzw. mit dem negativen Pol der Stromquelle 10
auf. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung einen Zündimpulsanschluss 13, der zum
Anschluss an die Mittelelektrode der Zündkerze 12 dient.
[0018] Kern der Schaltungsanordnung ist der Zündtransformator 1 mit einer Primärwicklung
2, die induktiv mit einer Sekundärwicklung 3 gekoppelt ist. Die Primärwicklung 2 ist
über ein erstes Wicklungsende mit dem Versorgungsspannungsanschluss 7 und mit einem
entgegengesetzten zweiten Wicklungsende über ein Stromschaltelement 4 mit Masse verbunden.
Das Stromschaltelement 4 ist ein Transistor, dessen Basis über einen nicht näher bezeichneten
Anschluss von einem Motorsteuergerät derart angesteuert wird, dass am Zündimpulsanschluss
13 zur richtigen Zeit der Zündimpuls anliegt. Dazu wird die Basis des Transistors
4 mit einem Rechteckimpuls angesteuert, worauf auf Grund der Induktivität der Primärwicklung
2 der Strom durch die Primärwicklung 2 zunächst im Wesentlichen linear ansteigt. Der
Rechteckimpuls zum Ansteuern des Stromschaltelements 4 ist zeitlich so bemessen, dass
der Strom durch die Primärwicklung 2 nicht in die Sättigung kommt.
[0019] Das Wicklungsende der Sekundärwicklung 3, welches nicht mit dem Zündimpulsanschluss
13 verbunden ist, ist über eine Reihenschaltung von drei in Durchlassrichtung gepolten
Dioden 11 mit dem Masseanschluss 8 verbunden. Durch die Dioden 11 wird erreicht, dass
nur bei negativen Zündimpulsen am Zündspannungsanschluss 13 ein Zündstrom fließen
kann. Dies bedeutet, dass nur der am Ende des Rechteckimpulses zum Ansteuern des Stromschaltelements
4 entstehende Spannungsimpuls in der Sekundärwicklung 3 über den Zündimpulsanschluss
13 zu der Zündkerze 12 geleitet wird.
[0020] Während des Rechteckimpulses zur Ansteuerung des Stromschaltelements 4, während dem
der Strom durch die Primärwicklung 2 ansteigt, wird zwar in der Sekundärwicklung 3
auch eine Spannung induziert, die jedoch auf Grund der Dioden 11 gesperrt wird und
nicht zu einem unerwünschten Zündimpuls in der Zündkerze 12 führen kann.
[0021] Auf Grund der Schaltvorgänge des Stromschaltelements 4 entstehen auch an der Primärwicklung
2 Überspannungen, die zu insbesondere hochfrequenten Störungen im Stromversorgungsnetz
des Kraftfahrzeugs führen können. Um diese Störungen zu verringern, ist das erste
Wicklungsende der Primärwicklung 2 über eine Suppressordiode 5 mit dem Masseanschluss
8 verbunden. Die Suppressordiode 5 besteht aus einer Reihenschaltung von entgegengesetzt
gepolten Zenerdioden. Weiterhin ist der Suppressordiode 5 ein Entstörkondensator 6
parallel geschaltet, um insbesondere hochfrequente Störungen gegen Masse 9 kurzzuschließen.
Auf Grund der direkten Verbindung des Entstörkondensators 6 zwischen Masse und dem
ersten Wicklungsende der Primärwicklung 2 wird eine effektive und niederohmige Ableitung
der Störimpulse erreicht.
[0022] Weiterhin wird durch die Suppressordiode 5 ein Verpolschutz für die Schaltungsanordnung
erreicht, um bei falsch eingebauter Autobatterie Schäden zu vermeiden.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0023]
- 1
- Zündtransformator
- 2
- Primärwicklung
- 3
- Sekundärwicklung
- 4
- Transistor
- 5
- Suppressordiode
- 6
- Entstörkondensator
- 7
- Versorgungsspannungsanschluss
- 8
- Masseanschluss
- 9
- Masse
- 10
- Autobatterie
- 11
- Dioden
- 12
- Zündkerze
- 13
- Zündimpulsanschluss
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor,
mit einem Versorgungsspannungsanschluss (7) zum Verbinden mit einem ersten Pol einer
Gleichstromquelle (10), einem Masseanschluss (8) zum Verbinden mit einem zweiten Pol
der Gleichstromquelle (10) und einem Zündtransformator (1) mit einer Primärwicklung
(2) und einer Sekundärwicklung (3), wobei die Primärwicklung (2) mit einem ersten
Wicklungsende mit dem Versorgungsspannungsanschluss (7) verbunden ist und mit einem
zweiten Wicklungsende über ein Stromschaltelement (4) mit dem zweiten Pol der Gleichstromquelle
(10) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wicklungsende der Primärwicklung (2) über eine Schutzreihenschaltung (5)
zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden mit dem Masseanschluss (8) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zenerdioden der Schutzreihenschaltung (5) zu einer Suppressordiode zusammengefasst
sind.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzreihenschaltung (5) ein Entstörkondensator (6) parallel geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Wicklungsende der Sekundärwicklung (3) mit dem Masseanschluss (8) verbunden
ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wicklungsende der Sekundärwicklung (3) über eine Diode (11) mit dem Masseanschluss
(8) verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wicklungsende der Sekundärwicklung (3) über eine Reihenschaltung von mehreren
in Durchlassrichtung gepolten Dioden (11) mit dem Masseanschluss (8) verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Wicklungsende der Sekundärwicklung mit einem Verbinder zum Anschluss
an eine Zündkerze (12) verbunden ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung Teil einer Zündanlage eines Kraftfahrzeugs ist.