Zündvorrichtung für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem die Funkenstrecke einer Zündkerze umfassenden Zündkreis, der an die Sekundärwicklung eines Impulsübertragers angeschlossen ist, dessen Primärwicklung beim Öffnen von im Takt des Verbrennungsmotors zu betätigenden Unterbrecherkon- takten einen die Auslösung eines Zündimpulses bewir kenden Auslöseimpuls erhält, wobei eine im Stromkreis der Unterbrecherkontakte liegende Sperrvorrichtung vor gesehen ist, welche dazu bestimmt ist, das Auftreten eines Auslöseimpulses während einer Sperrzeit zu verhindern, die grösser ist als die Zeit,
die zwischen dem Schliessen der Unterbrecherkontakte und einem durch Rückprall bedingten öffnen und Wiederschliessen derselben. Eine derartige Zündvorrichtung ist z.B. im Schweizer Patent Nr. 432 126 beschrieben. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Sperrzeit praktisch konstant, und es hat sich gezeigt, dass in Anbetracht des weiten Bereiches, in dem die Tourenzahl der Verbrennungsmotoren, insbesondere sehr rasch laufender Motoren, verändert werden muss, nicht immer so gewählt werden kann,
dass rückprallbe- dingte Fehlzündungen bei allen Tourenzahlen und auch bei im Laufe der Zeit nicht mehr ganz einwandfreiem Unterbrechen mit Sicherheit vermieden werden. Die Erfindung bezweckt diesen Nachteil durch Anpassung der Sperrzeit an die jeweilige Tourenzahl des Motors zu beheben. Dies gelingt erfindungsgemäss dadurch dass, die Sperrvorrichtung einen Kondensator aufweist, der wäh rend der Öffnungszeit der Unterbrecherkontakte aufgela den und während deren Schliesszeit entladen wird,
und der mit einem den Stromdurchgang durch die Primär wicklung des Impulsübertragers beherrschenden Schalt element so verbunden ist, dass dieser Stromdurchgang nur dann möglich wird, wenn die Spannung des Konden- sators während der Schliesszeit unter einen gewissen Grenzwert gefallen ist.
Es ist klar, dass wenn der Motor schnell läuft, der Kondensator während der dann besonders kurzen Öff nungszeit der Unterbrecherkontakte weniger weit aufge laden wird und daher während der Schliesszeit rascher auf den erwähnten Grenzwert entlädt als bei langsam laufenden Motor, d.h. die Sperrzeit wird um so kürzer je rascher der Motor läuft und umgekehrt. Dadurch wird die Vermeidung von Fehlzündungen noch wesentlich verbessert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, wobei . der Einfachheit halber nur die Funkerstrecke eines einzigen Zylinders des z.B. vierzylindrigen Viertakt- Verbrennungsmotors dargestellt ist, unter Weglassung des üblichen Zündverteilers.
Von einer Batterie 1 von z.B. 12 Volt, deren negativer Pol geerdet ist, wird über einen Zündschalter 2 ein an sich bekannter Gleichspannungswandler 3 gespeist, der aus einem Transformator 4 mit Primärwicklung 5, Se kundärwicklung 6 und Rückkopplungswicklung 7, einem Widerstand 8, einem Widerstand 9, einem Transistor 10, einem Schutzkondensator 11 und einem Gleichrichter 12 besteht.
Der Primärstromkreis des Transformators 5 wird durch den rückgekoppelten Transistor 10 periodisch unterbrochen, so dass in dessen Sekundärwicklung 6 eine Wechselspannung von z.B. 3000 Hz induziert wird, die durch den Gleichrichter 12 gleichgerichtet wird und einen Kondensator 13 auflädt, z.B. auf eine Spannung von 400 Volt.
Der Kondensator 13 ist über einen Thyristor (Schalt diode) 14 mit der Primärwicklung 15 eines Transforma tors 16 in Serie geschaltet. Die Sekundärwicklung 17 des Zündtransformators 16 ist mit einer Funkenstrecke 18 einer Zündkerze verbunden. Zwischen der Kathode K und der Steuerelektrode S des Thyristors 14 liegt die Sekundärwicklung 19 eines Impulsübertragers 20, zu welcher ein Widerstand 21 und eine Schutzdiode 22 parallel geschaltet sind.
Dabei ist die Diode 22 so gerichtet, dass sie für Impulse, die an die Steuerelektrode eine in bezug auf die Kathode positive Spannung anlegen und somit den Thyristor 14 leitend machen nicht durch lässig ist, für negative Impulse dagegen einen Kurzschluss darstellt.
Eine Sperrvorrichtung 23 weist einen Kondensator 24 auf, der einerseits mit dem geerdeten Kollektor des Transistors 10 und andererseits über eine Diode 25 mit dem Emitter dieses Transistors 10 verbunden ist. Durch die beim jeweiligen Sperren des Transistors 10 von der Selbstinduktion der Wicklung 5 hervorgerufene Span nung wird der Kondensator 24 über die Diode 25 auf eine Spannung von z.B. etwa 32 Volt aufgeladen. Die positive Seite des Kondensators 24 ist über einen hohen Widerstand 26 mit einem Kondensator 27 verbunden, der andererseits mit der negativen Seite des Kondensators 24 verbunden ist.
Zum Kondensator 27 ist eine Zenerdiode 28 parallel geschaltet, durch welche die Spannung, auf die der Kondensator 27 über den Widerstand 26 bei Erreichen der Durchbrechspannung der Zenerdiode 28 aufgeladen wird, auf z.B. etwa 12 Volt begrenzt ist. Der Kondensator 27 wird also auf eine genau stabilisierte Spannung aufgeladen.
Der Widerstand 26 ist über die Primärwicklung 29 des Impulsübertragers 20 mit der Anode eines Thyristors 30 verbunden, an dessen Kathode K eine andererseits geerdeter Kondensator 31 angeschlossen ist. Die Steuer elektrode 5 des Thyristors 30 ist über einen Widerstand 32 mit einer Zenerdiode 33, und über eine Diode 34 mit ' parallel geschalteten Widerstand 35 mit der Thyristorka- thode verbunden. Die andere Seite der Zenerdiode 33 ist über einen relativ hohen Widerstand 36 von z.B. etwa 10 K f2 mit der positiven Seite des Kondensators 24 verbunden.
Der Verbindungspunkt 37 dieses Widerstan des 36 und der Zenerdiode 33 ist über einen relativ niedrigen Widerstand 38 von z.B. etwa 27 S2 mit einem andererseits geerdeten Kondensator 39 verbunden.
Der Verbindungspunkt 37 ist mit einem ruhenden Unterbrecherkontakt 40 verbunden, der mit einem be weglichen Unterbrecherkontakt 41 zusammenarbeitet, welcher auf einer Kontaktfeder 42 angebracht ist, die in einem geerdeten Halter 43 eingespannt ist. Das Schliessen und Öffnen der Kontakte 40, 41 wird in üblicher Weise durch einen von der Motorwelle aus mit der halben Drehzahl des Motors angetriebenen Unterbrechervierkant 44 und einen an der Kontaktfeder 42 angebrachten Nocken 45 bewirkt.
Die beschriebene Zündvorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn der Zündschalter 2 geschlossen wird, so wird wie bereits erläutert - der Kondensator 13 auf etwa 400 Volt, der Kondensator 24 auf etwa 32 Volt und der Kondensator 27 auf etwa 12 Volt aufgeladen. Sind die Unterbrecherkontakte 40 und 41 geschlossen, so ist der Punkt 37 geerdet und es entsteht im Widerstand 36 ein der Spannung des Kondensators 24 entsprechender Span nungsabfall.
Öffnen sich nun die Kontakte 40 und 41 so wird der bei geschlossenen Kontakten über den Wider stand 38 vollständig entladene Kondensator 39, dessen Kapazität von z.B. 0,1 uF wesentlich kleiner ist als diejenige des Kondensators 24, von letzterem aus über die Widerstände 36 und 38 geladen, bis an der Zenerdi- ode 33 die Durchbruchspannung von z.B. etwa 4 Volt erreicht wird, und infolgedessen der Kondensator 39 im Stromzweig 38, 33, 32, S, K, 31, Erde einen Entladungs impuls liefert, der den Thyristor 30 zündet, d.h. leitend macht.
Nun fliesst im Stromzweig 25, Primärwicklung 29 des Impulsübertragers 20, 30, 31, Erde ein vom Konden sator 27 gelieferter Impuls. Die Sekundärwicklung 19 des Impulsübertragers 20 liefert infolgedessen der K-S-Strek- ke des Thyristors 14 einen entsprechenden Zündimpuls, so dass der Kondensator 13 sich über die Primärwicklung 15 des Zündtransformators 16 entlädt und dessen Sekun därwicklung 17 in der Funkenstrecke 18 den Zündfunken erzeugt. Wenn sich die Kontakte 40 und 41 wieder schliessen, so entlädt sich der Kondensator 31 im Strom zweig 34, 32, 33, 40-43, Erde, so dass das beschriebene Arbeitsspiel sich wiederholen kann.
Während der Öffnungszeit der Kontakte 40 und 41 wird der Kondensator 31 vom Kondensator 24 im Stromzweig 36, 33, S, K, 31, Erde geladen, und zwar je nach der Drehzahl des Motors mehr oder weniger, beispielsweise bei 1000 T/min auf z.B. 28 Volt und bei 6000 T/min auf z.B. 12 Volt. Dies hat zur Folge, dass wenn die Kontakte 40 und 41 sich nach ihrem Schliessen durch Rückprall sofort wieder öffnen, der - übrigens bereits teilweise entladene - Kondensator 39 keinen Entladungsimpuls im Stromzweig 38, 33, 32, S. K, 31, Erde liefern kann und somit eine rückprallbedingte Fehlzündung vermieden wird.
Eine neue Zündung kann erst erfolgen, wenn der Kondensator sich nach einer genügend langen Schliesszeit der Kontakte 40, 41 - der Sperrzeit der im Unterbrecherstromkreis liegender Sperr vorrichtung 23 - im bereits erwähnten Stromzweig 34, 32, 33, 40-43, Erde, mindestens bis auf einen z.B. zwischen 0,1 und 2 Volt liegenden Grenzwert entladen hat. Wegen der mit der Öffnungszeit veränderlichen Ladung des Kondensators 31 ist diese Sperrzeit aber nun nicht drehzahlunabhängig wie bei bekannten Zündvor richtungen, sondern um so länger je langsamer der Motor läuft, wodurch eine wesentliche Erhöhung der Sicherheit der Verhütung von Fehlzündungen vermieden wird.
Wenn die Kontakte 41 und 42 sich nach ihrem Öffnen durch elastisches Zurückschwingen der Feder 42 ein oder sogar mehrmals wieder schliessen und öffnen, so hat dies ebenfalls keine Fehlzündung zur Folge, weil der Konden sator 27, der beim Zünden des Thyristors 30 den Impuls durch die Primärwicklung 29 des Impulsübertragers 30 geliefert hat, dann über den Widerstand 26 noch nicht wieder auf seine Spannung von etwa 12 Volt aufgeladen worden ist.
Bei einer praktisch ausgeführten Zündvorrichtung erfolgt der Stromanstieg im Stromkreis des Thyristors 14 in weniger als 2 psec, was einen ausserordentlich kräftigen Zündfunken zur Folge hat. Vor dem Schliessen der Unterbrecherkontakte 40, 41 liegt an demselben eine Spannung von mindestens 20 Volt und nach dem Schlies- sen beträgt der Strom durch dieselben nicht mehr als 5 uA.
Es wird noch bemerkt, dass der als Spannungsquelle dienende Kondensator 24 prinzipiell auch durch eine Batterie ersetzt werden könnte.
Ignition device for internal combustion engines The invention relates to an ignition device for internal combustion engines with an ignition circuit which encompasses the spark gap of a spark plug and which is connected to the secondary winding of a pulse transformer, the primary winding of which, when the interrupter contacts to be actuated in time with the internal combustion engine are opened, trigger a triggering pulse which causes an ignition pulse receives, with a locking device located in the circuit of the breaker contacts is seen, which is intended to prevent the occurrence of a trigger pulse during a locking time that is greater than the time
the opening and reclosing of the same between the closing of the breaker contacts and one caused by rebound. Such an ignition device is e.g. in Swiss Patent No. 432 126. In the known device, the blocking time is practically constant, and it has been shown that in view of the wide range in which the number of revolutions of the internal combustion engines, in particular very fast running engines, has to be changed, it cannot always be chosen so
that rebound-related misfires are definitely avoided with all numbers of revolutions and also with interruptions that are no longer perfectly flawless over time. The invention aims to remedy this disadvantage by adapting the blocking time to the number of revolutions of the engine. According to the invention, this is achieved in that the locking device has a capacitor which is charged during the opening time of the interrupter contacts and is discharged during their closing time,
and which is connected to a switching element that controls the passage of current through the primary winding of the pulse transformer in such a way that this passage of current is only possible if the voltage of the capacitor has fallen below a certain limit value during the closing time.
It is clear that when the motor is running fast, the capacitor is charged less during the then particularly short opening time of the breaker contacts and therefore discharges more quickly to the limit value mentioned during the closing time than when the motor is running slowly, i.e. the blocking time becomes shorter the faster the engine runs and vice versa. This significantly improves the avoidance of misfires.
In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown schematically, wherein. for the sake of simplicity only the radio link of a single cylinder of e.g. four-cylinder four-stroke internal combustion engine is shown, omitting the usual ignition distributor.
From a battery 1 of e.g. 12 volts, the negative pole of which is grounded, is fed via an ignition switch 2 to a known DC voltage converter 3, which consists of a transformer 4 with primary winding 5, secondary winding 6 and feedback winding 7, a resistor 8, a resistor 9, a transistor 10, a protective capacitor 11 and a rectifier 12.
The primary circuit of the transformer 5 is periodically interrupted by the fed-back transistor 10, so that an alternating voltage of e.g. 3000 Hz is induced which is rectified by the rectifier 12 and charges a capacitor 13, e.g. to a voltage of 400 volts.
The capacitor 13 is connected in series via a thyristor (switching diode) 14 with the primary winding 15 of a transformer 16. The secondary winding 17 of the ignition transformer 16 is connected to a spark gap 18 of a spark plug. The secondary winding 19 of a pulse transmitter 20, to which a resistor 21 and a protective diode 22 are connected in parallel, is located between the cathode K and the control electrode S of the thyristor 14.
The diode 22 is directed in such a way that it is not permeable for pulses that apply a voltage to the control electrode that is positive with respect to the cathode and thus make the thyristor 14 conductive, while it represents a short circuit for negative pulses.
A blocking device 23 has a capacitor 24 which is connected on the one hand to the grounded collector of the transistor 10 and on the other hand via a diode 25 to the emitter of this transistor 10. Due to the voltage produced by the self-induction of the winding 5 when the transistor 10 is blocked, the capacitor 24 is raised to a voltage of e.g. charged about 32 volts. The positive side of the capacitor 24 is connected via a high resistor 26 to a capacitor 27 which, on the other hand, is connected to the negative side of the capacitor 24.
A Zener diode 28 is connected in parallel with the capacitor 27, through which the voltage to which the capacitor 27 is charged via the resistor 26 when the breakdown voltage of the Zener diode 28 is reached is increased to e.g. is limited to about 12 volts. The capacitor 27 is thus charged to a precisely stabilized voltage.
The resistor 26 is connected via the primary winding 29 of the pulse transformer 20 to the anode of a thyristor 30, to the cathode K of which a capacitor 31, which is grounded on the other hand, is connected. The control electrode 5 of the thyristor 30 is connected to a Zener diode 33 via a resistor 32 and to the thyristor cathode via a diode 34 with a resistor 35 connected in parallel. The other side of the zener diode 33 is connected through a relatively high resistor 36 of e.g. about 10 K f2 connected to the positive side of the capacitor 24.
The junction 37 of this resistor 36 and the Zener diode 33 is connected via a relatively low resistor 38 of e.g. about 27 S2 connected to a capacitor 39 grounded on the other hand.
The connection point 37 is connected to a resting breaker contact 40 which works together with a movable breaker contact 41 which is mounted on a contact spring 42 which is clamped in a grounded holder 43. The closing and opening of the contacts 40, 41 is brought about in the usual manner by a square breaker 44 driven by the motor shaft at half the speed of the motor and a cam 45 attached to the contact spring 42.
The ignition device described works as follows: When the ignition switch 2 is closed, as already explained - the capacitor 13 is charged to about 400 volts, the capacitor 24 to about 32 volts and the capacitor 27 to about 12 volts. If the breaker contacts 40 and 41 are closed, the point 37 is grounded and a voltage drop corresponding to the voltage of the capacitor 24 occurs in the resistor 36.
If the contacts 40 and 41 now open, the capacitor 39, which is fully discharged via the resistor 38 when the contacts are closed and whose capacitance of e.g. 0.1 uF is significantly smaller than that of the capacitor 24, charged from the latter via the resistors 36 and 38, until the breakdown voltage of e.g. about 4 volts is reached, and as a result the capacitor 39 in the branch 38, 33, 32, S, K, 31, earth delivers a discharge pulse that ignites the thyristor 30, i. makes conductive.
Now flows in the branch 25, primary winding 29 of the pulse transformer 20, 30, 31, earth, a 27 supplied from the capacitor pulse. The secondary winding 19 of the pulse transformer 20 consequently supplies the K-S path of the thyristor 14 with a corresponding ignition pulse, so that the capacitor 13 discharges through the primary winding 15 of the ignition transformer 16 and its secondary winding 17 generates the ignition spark in the spark gap 18. When the contacts 40 and 41 close again, the capacitor 31 discharges in the current branch 34, 32, 33, 40-43, earth, so that the working cycle described can be repeated.
During the opening time of the contacts 40 and 41, the capacitor 31 is charged by the capacitor 24 in the branch 36, 33, S, K, 31, earth, more or less depending on the speed of the motor, for example at 1000 T / min to e.g. 28 volts and at 6000 T / min to e.g. 12 volts. This has the consequence that if the contacts 40 and 41 open again immediately after their closing by rebounding, the - by the way, already partially discharged - capacitor 39 cannot deliver a discharge pulse in branch 38, 33, 32, S. K, 31, earth thus avoiding rebound misfire.
A new ignition can only take place when the capacitor, after a sufficiently long closing time of the contacts 40, 41 - the blocking time of the blocking device 23 located in the interrupter circuit - in the aforementioned branch 34, 32, 33, 40-43, earth, at least to on one eg has discharged the limit value between 0.1 and 2 volts. Because of the variable charge of the capacitor 31 with the opening time, this blocking time is not speed-independent as in known Zündvor directions, but the longer the slower the engine runs, thereby significantly increasing the security of preventing misfire is avoided.
If the contacts 41 and 42 close and open again after their opening by elastic swinging back of the spring 42 or even several times, this also does not result in a misfire, because the capacitor 27, the pulse through the firing of the thyristor 30 Primary winding 29 of the pulse transformer 30 has then not yet been charged to its voltage of about 12 volts via the resistor 26.
In a practically designed ignition device, the current rise in the circuit of the thyristor 14 takes place in less than 2 psec, which results in an extremely powerful ignition spark. Before the interrupter contacts 40, 41 are closed, a voltage of at least 20 volts is applied to them, and after they are closed, the current through them is no more than 5 uA.
It should also be noted that the capacitor 24 serving as a voltage source could in principle also be replaced by a battery.