Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
Bei der sogenannten Kondensatorentladung-Zündvorrichtung wird eine mit der Batteriespannung als Grundlage erhöhte Spannung zum Laden eines Kondensators verwendet, welcher mit der Primärwicklung einer Zündspule in Reihe verbunden ist, wobei eine im Kondensator gespeicherte, elektrische Energie synchron mit der Zündung des Verbrennungsmotors durch die Primärwicklung entladen wird, um eine gasförmige Mischung anzuzünden. Eine derartige Zündvorrichtung bekannter Ausführung ist in Fig. 1 dargestellt.
Dort wird ein Umformer zur Erhöhung der Spannung einer Batterie 1 in eine höhere Gleichspannung verwendet, wobei der Umformer einen Stromkreis mit Widerständen 3 und 4 einschliesst, die durch einen Zündschalter 2, zwei Schwingungstransistoren 5 und 6, einen Schwingungs-Transformator 7 zur Erhöhung der Spannung, welcher eine Primärwicklung 8, eine Rückkupplungswicklung 9 sowie eine Sekundärwicklung 10 einschliesst, und ferner durch einen Gleichrichterkreis mit der Batterie 1 in Serie verbunden, welche vier Dioden 11, 12, 13 und 14 einschliesst.
Der positive Ausgang des Gleichrichterkreises wird dem einen Ende eines Widerstandes 15, der Anode eines siliziumgesteuerten Gleichrichters 16 und dem einen Ende eines Kondensators 18 zugeführt. Der Kondensator 18 ist mit der Primärwicklung 20 einer Zündspule 19 verbunden, deren Sekundärwicklung 21 an einer Zündkerze 22 angeschlossen ist.
Der Gleichrichter 16 ist mit der Primärwicklung 20 parallel verbunden.
Die positive Klemme der Batterie 1 ist über den Zündschalter und einen Widerstand 23 mit einem von einer Kurvenscheibe 24 betätigten Unterbrecher 25 verbunden. Ein Signal, welches die Form einer Rechteckwelle hat und durch die intermittierende Betätigung des Unterbrechers 25 entsteht, wird mittels eines Differenzierstromkreises differenziert, welcher einen Kondensator 26 und einen Widerstand 27 einschliesst. Nur die positiven, differenzierten Impulse werden durch eine Diode 28 einem Gatter 17 des Gleichrichters 16 zugeführt.
Wenn der Zündschalter geschlossen ist, ist zum Beispiel der Transistor 5 leitend, während der Transistor 6 sich im ausgeschalteten Zustand befindet. Falls der durch den Transistor 5 fliessende Strom bei einem vorgeschriebenen Pegel gesättigt ist, wird die in der Rückkupplungswicklung 9 induzierte Spannung auf Null reduziert, so dass der Transistor 5 ausgeschaltet und der Transistor 6 eingeschaltet wird. Sobald der Transistor 6 gesättigt ist, wird umgekehrt der Transistor 5 leitend gemacht. Somit fängt der oben genannte Schwingkreis eine Schwingung mit einer Frequenz von z. B.
8 bis 15 KHz an. Eine der Primärwicklung 8 zugeführte Wechselspannung wird in eine Wechselspannung von etwa 250 bis 300 V in der Sekundärwicklung 10 des Transformators 7 umgewandelt. Die letztgenannte Wechselspannung wird dann durch den aus den Dioden 11 bis 14 bestehenden Gleichrichterkreis gleichgerichtet, wobei die dadurch entstandene Gleichspannung im Kondensator 18 gespeichert wird.
Auf der anderen Seite wird das Gatter 17 des Gleichrichters 16 mit positiven Impulsen beliefert, welche dann erzeugt werden, wenn der Unterbrecher 25 beim Anlassen des Verbrennungsmotors sich in der Aus-Stellung befindet. Infolgedessen wird der Gleichrichter 16 leitend gemacht, so dass die im Kondensator 18 gespeicherte, elektrische Energie rasch durch die Primärwicklung 20 der Zündspule 19 entladen wird. Da die Windungsanzahl der Primärwicklung 20 sowie der Sekundärwicklung 21 der Zündspule 19 normalerweise im Bereich von 1 zu 100 bis 1 zu 150 liegt, beträgt die Spannung über die Funkenstrecke der Zündkerze 22 von 25 bis 45 kV, so dass ein Überschlag zwischen den Elektroden der Zündkerze entsteht, wodurch eine gasförmige Mischung angezündet wird.
Bei der oben genannten, bekannten Zündvorrichtung ist der Entladungs-Kondensator 18 vollständig mit dem Gleichrichterausgang des Umformers geladen, wenn der Verbrennungsmotor mit einer relativ niedrigen Drehzahl betrieben wird, und zwar deshalb, weil ein Lade- und Entladezyklus relativ lang ist. Wenn dagegen der Verbrennungsmotor beschleunigt wird, wird dieser Zyklus kürzer, so dass der Kondensator 18 nicht in der Lage ist, seinen vollen Ladezustand zu erreichen. Insbesondere wird der Gleichrichter 18 in unerwünschter Weise mit Torimpulsen beliefert, während der Kondensator 18 noch nicht voll geladen ist, was zum Entladen einer niedrigen, elektrischen Energie führt.
Wegen der Entladung einer sehr kleinen, elektrischen Energiemenge wird nicht der volle Strom der Zündspule 19 zugeführt, so dass nur eine sehr schwache Zündenergie zur Zündspule 22 gelangt, und demzufolge die gasförmige Mischung in unzureichender Weise gezündet wird.
Um die oben genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es beim Betrieb des Verbrennungsmotors mit einer hohen Drehzahl erforderlich, den Entladungs-Kondensator 18 rasch zu laden, das heisst dem Umformer eine hohe Spannung zu entnehmen. Wenn aber der Umformer eine hohe Spannung erzeugt, wird diese ebenfalls über die Anode und die Kathode des Gleichrichters 16 angelegt. Infolgedessen geht der Gleichrichter 16, obschon er nicht leitend werden sollte, in einem sehr unstabilen Zustand in Betrieb, wenn ihm eine Spannung zugeführt wird, welche sich dem Kippspannungspegel nähert. So kann es z. B. oft vorkommen, dass das Entladen auch dann anfängt, wenn keine Torsignale zugeführt werden.
Da die Ausgangsspannung einer Wechselstrommaschine mit der Drehzahl eines Verbrennungsmotors variiert, beeinflusst die dadurch entstandene Spannungsänderung an der Klemme der Batterie 1, welche mittels der Wechselstrommaschine geladen wird, den Ausgang vom Umformer. Infolgedessen macht irgendeine, geringfügige Spannungsänderung in unnötiger Weise, dass der Gleichrichter 16 leitend wird. Die oben genannten, unerwünschten Vorgänge finden unabhängig von der Verwendung von Torimpulsen zum Gleichrichter 16 statt, was zu einer nicht einwandfreien Rotation des Verbrennungsmotors führt. Um diesen Nachteil zu beheben, kann es in Betracht gezogen werden, den Gleichrichter zu verwenden, welcher in der Lage ist, die hohe Vorwärts-Spitzen-Unterdrückungsspannung zu erhöhen.
Ein derartiger Gleichrichter wird aber wegen der mit ihm verbundenen Kosten, Herstellung und Qualität, sowie der Abmessungen, nicht gewünscht. Zudem muss ein solcher Gleichrichter mit einer hohen Eingangsspannung für die Steuerung seines Gatters beliefert werden, und zudem reagiert er langsam auf die Steuerung.
Zweck der Erfindung ist es somit, eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welche kompakt und preisgünstig ist, und nicht die Nachteile bestehender Ausführungen aufweist.
Die erfindungsgemässe Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Umformer zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung aufweist, wobei der Umformer einen Transformator zur Erhöhung der Spannung einer Batterie einschliesst, dass ein Kondensator mit dem Ausgang des Umformers gekoppelt ist und ein transformatorartiger Stromkreis zum Koppeln des Umformers mit dem Kondensator vorhanden ist, dass ein gesteuerter Silizium-Gleichrichter zum Entladen elektrischer, im Kondensator gespeicherter Energie durch die Primärwicklung einer Zündspule dient, und ferner ein Stromkreis zum Zünden des Gleichrichters entsprechend dem Betrieb eines Unterbrechers angeschlos sen ist, und dass ein Mittel zur Zufuhr einer umgekehrten Vorspannung über das Gatter und die Kathode des Gleichrichters vorhanden ist.
Dabei kann die Vorwärts-Spitzen-Unterdrückungsspannung des Gleichrichters und die elektrischen Eigenschaften des Gleichrichters, z. B. seiner Charakteristik, bezüglich des Verhältnisses dv/dt erhöht werden, wenn die kritische Aus Spannung erhöhbar ist. Ferner kann ein zusätzlicher Ladekreis zum Betrieb eines Stromkreises vorhanden sein, der einen Gleichspannung in Gleichspannung-Umformer mit einem Entladungs-Kondensator synchron mit der Zündung eines Verbrennungsmotors koppelt. Dadurch wird der Einaus-Betrieb des Gleichrichters durch Steuerung des Ausganges vom Urnformer erleichtert.
Zudem wird die Belastung des Umformers und der Batterie reduziert und ferner die Ladeperiode des Entladungs-Kondensators durch die Zufüh- rung des Umformerausganges gekürzt, wobei eine elektromotorische Kraft beigemischt wird, die in der Sekundärwicklung eines Transformators induziert wird, um die unzureichende Ladung des Kondensators bei einer hohen Drehzahl des Verbrennungsmotors zu ergänzen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele sowohl bestehender als auch der vorliegenden Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Stromkreis bestehender Ausführung für eine Kondensatorentladungs-Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor;
Fig. 2 einen Stromkreis für eine Kondensatorentladungs Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen Stromkreis ähnlich Fig. 2, jedoch gemäss einer zweiten Ausführungsform; und
Fig. 4 einen Stromkreis ähnlich Fig. 2, jedoch gemäss einer dritten Ausführungsform.
Diejenigen Teile der Fig. 2 bis 4, welche mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, tragen die gleichen Bezugsziffern, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
In Fig. 2 ist ein Schwingungs-Transformator 7 zur Erhöhung der Spannung dargestellt, welcher mit einer Wicklung 45 zur Erzeugung einer Vorspannung ausgestattet ist. Diese Wicklung 45 bildet zusammen mit einem Kondensator 42, einem Widerstand 43 und einer Diode 44, welche alle zwischen den beiden Klemmen der Wicklung 45 angeschlossen sind, einen Gleichspannungs-Vorspannungsgenerator. Die positive Ausgangsklemme des genannten Vorspannungsgenerators ist mit der Kathode des Gleichrichters 16, und die negative Ausgangsklemme durch einen Widerstand 46 mit dem Gatter 17 des Gleichrichters 16 verbunden. Zwischen dem Gatter und der Kathode des Gleichrichters 16 wird diesem somit eine umgekehrte Vorspannung zugeführt.
Diese Gleichspannung-Vorspannung erhöht die Vorwärts-Spitzen-Unterdrückungsspannung des Gleichrichters 16 und begrenzt das kritische Aus-Spannungserhöhungsverhältnis dv/dt, so dass der Umformer in der Lage ist, eine höhere, gleichgerichtete Spannung zu erzeugen, und ein wirksames, in der Folge zu beschreibendes Mischen von Spannungen zu ermöglichen.
Die Zufuhr der oben genannten, umgekehrten Vorspannung zum Gatter und zur Kathode des Gleichrichters ist wirksam zur Unterdrückung der unerwünschten, vorübergehenden Ein schaltung des Gleichrichters 16, die durch eine Änderung der während des Betriebs des Verbrennungsmotors der Anode des Gleichrichters 16 zugeführten Spannung entsteht, und ferner die zur Steuerung eines minimalen Haltekreises erforderliche Zeit kürzt, wenn der Zustand des Gleichrichters 16 von Ein in Aus ändert.
In Fig. 2 ist die positive Klemme des Gleichrichterkreises, welcher die Dioden 11 bis 14 einschliesst, mit dem einen Ende einer Primärwicklung 32 eines Transformators 31 verbunden.
Die andere Klemme der Primärwicklung 32 ist mit dem einen Ende einer Sekundärwicklung 33, einem Ende eines Widerstandes 34 und der Anode einer Diode 37 verbunden.
Die anderen Enden der Sekundärwicklung 33 und des Widerstandes 34 sind gemeinsam mit der Anode einer Diode 36 verbunden. Die Kathoden der Dioden 36 und 37 sind zusammen an einem Ende des Kondensators 18 angeschlossen. Ein Kondensator 35 ist zwischen der positiven und der negati ven Ausgangsklemme des vorangrnannten Dioden-Gleich rlehterkreises verbunden. Eine Diode 38 ist zwischen der negativen Ausgangsklemme des Gleichrichterkreises und der Anode der Diode 36 in einer Polarität angeschlossen, welche derjenigen der Gleichspannungsquelle entgegengesetzt ist. Ein Kondensator 39 ist mit dem Widerstand 15 parallel geschaltet, und ein Stromkreis, welcher aus einem Widerstand 40 und einem Kondensator 41 besteht, die miteinander in Serie geschaltet sind, ist zum Gleichrichter 16 parallel geschaltet.
Wenn im Betrieb Torimpulse dem Gatter 17 des Gleichrichters zugeführt werden, wid im Kondensator 18 gespeicherte, elektrische Energie durch den Gleichrichter 16 er tladen, und ein Ausgangsstrom vom Umformer fliesst durch die Primärwicklung 32 und eine Diode 37. In diesem Falle hemmt aber die Induktivität der Primärwicklung 32 einen Stromfluss vom Umformer, so dass er nicht überlastet werden kann. Wenn die Impedanz der Primärwicklung 32 im Moment der Entladung zur Reduktion des durch den Gleichrichter 16 fliessenden Stromes auf einen tieferen Pegel als den kleinsten Haltestrom eingestellt ist, ist der Zustand des Gleichrichters 16 leicht von Ein auf Aus oder umgekehrt änderbar.
Nach der Ausschaltung des Gleichrichters 16 fliesst der Strom, welcher vorübergehend durch seine Steuerung infolge der Selbstinduktion der Primärwicklung 32 verzögert wird, durch die gleichgerichtete Ausgangsklemme des Umformers zum Entladungs-Kondensator 18. Infolgedessen wird der Kondensator 18 in gänzlich getrennter Weise geladen und entladen.
Der Ein-Aus-Zyklus des Gleichrichters 16, welcher Zyklus synchron mit der Zündung des Verbrennungsmotors ausgeführt wird, wird öfter wiederholt, wenn der Verbrennungsmotor mit einer hohen Drehzahl läuft. Die Stärke des durch die Primärwicklung 32 des Transformators 31 fliessenden Stromes variiert mit der Ein- und Aus-Stellung des Gleichrichters 16. Bei einem Verbrennungsmotor, z. B. einer 4-Takt-, 4-Zylinder-Ausführung, fliesst ein Wechselstrom von 33 Hz durch die Primärwicklung 32, wenn der Verbrennungsmotor mit 1000 U/min. Iäuft, und einer Frequenz von 333 Hz, wenn die Drehzahl 10 000 Ulmin. beträgt. Der Sekundärwicklung 33 des Transformators 31 wird eine Spannung zugeführt, welche der Frequenz des Wechselstromes entspricht, der durch die Primärwicklung 32 fliesst.
Wenn die in der Sekundärwicklung 33 erzeugte Spannung die gleiche Polarität wie der Ausgang des Umformers in dem Moment aufweist, in welchem der Gleichrichter 16 ausgeschaltet ist, wird eine Spannung, welche aus der Summe der Spannung der Sekundärwicklung und der Ausgangspannung vom Umformer besteht, durch die Diode 36 dem Kondensator 18 zugeführt.
Mit zunehmender Drehzahl des Verbrennungsmotors nimmt die im Kondensator 18 gespeicherte, elektrische Energie zu, und infolgedessen sinkt die Ladezeit. Deshalb gibt die Zündkerze 22 bei jeder Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Funken hoher Leistung ab.
Da dem Kondensator 18 eine höhere Ladespannung als die Ausgangsspannung vom Umformer zugeführt wird, werden die Dioden 36 und 37 des transformatorartigen Kupplungskreises gleichzeitig zur Verhinderung eines Stromrück flusses vom Kondensator 18 zum Umformer, zur Verhinderung des Auftretens einer elektromotorischen Kraft der entgegengesetzten Polarität in der Primär- und der Sekundärwicklung 32, 33, sowie ferner zur Unterdrückung eines Kurzschlusses der Sekundärwicklung 33 verwendet. Der Widerstand 34 ist zur Steuerung derjenigen Spannung bestimmt, welche in der Sekundärwicklung 33 erzeugt wird. Die Steuerung der genannten, induzierten Spannung bewirkt eine Einstellung der vorgenannten, gemischten Spannung auf einen optimalen Pegel.
Die Diode 38 wird zur Umgehung einer rückwärts gerichteten, elektromotorischen Kraft, die in der Sekundärwicklung 33 induziert wird, und der Kondensator 39 zur Umgehung eines Hochfrequenzstromes verwendet.
Der Widerstand 15 dient zur Unterdrückung eines Verluststromes vom Kondensator 18. Ein Widerstand 40 und ein Kondensator 41 bilden zusammen einen Dämpfungskreis für den Gleichrichter 16. Der Kondensator 35 wird zur Glättung und Speicherung des gleichgerichteten Ausganges vom Umformer verwendet.
Der Stromkreis nach Fig. 3 stellt eine abgewandelte Ausführung derjenigen nach Fig. 2 dar. Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Gleichrichter 16 mit der Erdungsseite der Primärwicklung der Zündspule 19 verbunden. Der Kondensator 18 ist mit der Ausgangsklemme eines transformatorartigen Kopplungskreises, nämlich zwischen der Verbindungsstelle der Kathoden der Dioden 36 und 37 miteinander sowie mit Erde verbunden. Wenn das Gatter 17 des Gleichrichters 16 mit Torimpulsen gespeist wird, fliesst die elektrische, im Kondensator 18 gespeicherte Energie von der Primärwicklung 20 der Zündspule 19 zum Gleichrichter 16. Die anderen Betriebsarten der Ausführung nach Fig. 3 entsprechen denjenigen nach Fig. 2.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Zündvorrichtung dargestellt, bei welcher der transformatorartige Kupplungskreis mit der negativen, geerdeten Seite des Gleichrichterausganges vom Umformer verbunden ist.
Dabei sind die Kathoden der Dioden 36 und 37 des transformatorartigen Kupplungskreises mit der negativen Ausgangsklemme des Gleichrichterkreises verbunden, welcher die Dioden 11 bis 14 einschliesst, während das eine Ende der Primärwicklung 32 des Transformators 31 geerdet ist. In diesem Falle ist der transformatorartige Kupplungskreis mit der negativen, geerdeten Klemme des Gleichrichterkreises verbunden, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die einzelnen Teile niedrige Widerstandsspannungswerte aufweisen können. Die Ausführung nach Fig. 4 wird grundsätzlich in der gleichen Weise betrieben, wie diejenigen nach Fig. 2, so dass von einer Wiederholung der Erläuterung abgesehen wird.
In allen Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 4 wird der Gleichrichter 16 von der Sekundärwicklung 45 des Schwingungs-Transformators 7 zur Erhöhung der Spannung mit einer umgekehrten Vorspannung beliefert. Infolgedessen variiert der Pegel der genannten Vorspannung mit der Ausgangsspannung von der Wechselstrommaschine, welche Spannung auch mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors variiert. Dabei wird der Gleichrichter 16 mit einer höheren, umgekehrten Vorspannung beliefert, als wenn der Verbrennungsmotor mit einer höheren Drehzahl läuft, so dass die Vorwärts-Spitzen-Unterdrückungsspannung des Gleichrichters 16 erhöht wird.
Wenn der Verbrennungsmotor mit einer niedrigen Geschwindigkeit läuft, wird der Gleichrichter 17 mit einer niedrigeren, umgekehrten Vorspannung beliefert, als es vorgesehen ist, so dass der Gleichrichter viel leichter von seinem Ein- zu seinem Aus-Zustand oder umgekehrt geändert werden kann. Dies bedeutet, dass der Gleichrichter 16 mit einer umgekehrten Vorspannung optimaler Höhe beliefert wird, welche Spannung der Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht.
The invention relates to an ignition device for an internal combustion engine.
In the so-called capacitor discharge ignition device, a voltage increased with the battery voltage is used as the basis for charging a capacitor, which is connected in series with the primary winding of an ignition coil, whereby electrical energy stored in the capacitor is discharged through the primary winding synchronously with the ignition of the internal combustion engine is used to ignite a gaseous mixture. Such an ignition device of known design is shown in FIG.
There a converter is used to increase the voltage of a battery 1 into a higher DC voltage, the converter including a circuit with resistors 3 and 4, which are controlled by an ignition switch 2, two oscillation transistors 5 and 6, and an oscillation transformer 7 to increase the voltage , which includes a primary winding 8, a feedback winding 9 and a secondary winding 10, and furthermore connected in series through a rectifier circuit to the battery 1, which includes four diodes 11, 12, 13 and 14.
The positive output of the rectifier circuit is fed to one end of a resistor 15, the anode of a silicon-controlled rectifier 16, and one end of a capacitor 18. The capacitor 18 is connected to the primary winding 20 of an ignition coil 19, the secondary winding 21 of which is connected to a spark plug 22.
The rectifier 16 is connected to the primary winding 20 in parallel.
The positive terminal of the battery 1 is connected via the ignition switch and a resistor 23 to an interrupter 25 actuated by a cam disk 24. A signal, which has the shape of a square wave and is produced by the intermittent actuation of the interrupter 25, is differentiated by means of a differentiating circuit which includes a capacitor 26 and a resistor 27. Only the positive, differentiated pulses are fed through a diode 28 to a gate 17 of the rectifier 16.
When the ignition switch is closed, the transistor 5 is conductive, for example, while the transistor 6 is in the off state. If the current flowing through the transistor 5 is saturated at a prescribed level, the voltage induced in the feedback winding 9 is reduced to zero, so that the transistor 5 is turned off and the transistor 6 is turned on. As soon as the transistor 6 is saturated, the transistor 5 is conversely made conductive. Thus, the above-mentioned resonant circuit catches an oscillation with a frequency of z. B.
8 to 15 KHz. An alternating voltage supplied to the primary winding 8 is converted into an alternating voltage of approximately 250 to 300 V in the secondary winding 10 of the transformer 7. The last-mentioned alternating voltage is then rectified by the rectifier circuit consisting of the diodes 11 to 14, the resulting direct voltage being stored in the capacitor 18.
On the other hand, the gate 17 of the rectifier 16 is supplied with positive pulses which are generated when the interrupter 25 is in the off position when the internal combustion engine is started. As a result, the rectifier 16 is made conductive, so that the electrical energy stored in the capacitor 18 is quickly discharged through the primary winding 20 of the ignition coil 19. Since the number of turns of the primary winding 20 and the secondary winding 21 of the ignition coil 19 is normally in the range from 1 to 100 to 1 to 150, the voltage across the spark gap of the spark plug 22 is 25 to 45 kV, so that a flashover between the electrodes of the spark plug created, which ignites a gaseous mixture.
In the above known ignition device, the discharge capacitor 18 is fully charged with the rectifier output of the converter when the internal combustion engine is operated at a relatively low speed because a charge and discharge cycle is relatively long. If, on the other hand, the internal combustion engine is accelerated, this cycle becomes shorter, so that the capacitor 18 is not able to reach its full state of charge. In particular, the rectifier 18 is supplied with gate pulses in an undesired manner while the capacitor 18 is not yet fully charged, which leads to the discharging of a low electrical energy.
Because of the discharge of a very small amount of electrical energy, not the full current is supplied to ignition coil 19, so that only very weak ignition energy reaches ignition coil 22, and consequently the gaseous mixture is ignited in an inadequate manner.
In order to avoid the above-mentioned difficulties, when the internal combustion engine is operated at a high speed, it is necessary to charge the discharge capacitor 18 quickly, that is to say to take a high voltage from the converter. If, however, the converter generates a high voltage, this is also applied via the anode and the cathode of the rectifier 16. As a result, the rectifier 16, although it should not become conductive, operates in a very unstable condition when it is supplied with a voltage which approaches the breakover voltage level. So it can be For example, it often happens that the unloading starts even if no gate signals are supplied.
Since the output voltage of an alternating current machine varies with the speed of an internal combustion engine, the resulting change in voltage at the terminal of the battery 1, which is charged by the alternating current machine, affects the output from the converter. As a result, any slight voltage change unnecessarily renders rectifier 16 conductive. The above-mentioned undesirable processes take place regardless of the use of gate pulses to rectifier 16, which leads to incorrect rotation of the internal combustion engine. In order to overcome this disadvantage, it can be considered to use the rectifier which is capable of increasing the high forward peak suppression voltage.
Such a rectifier is not desired because of the costs, production and quality associated with it, as well as the dimensions. In addition, such a rectifier must be supplied with a high input voltage for controlling its gate, and it also reacts slowly to the control.
The purpose of the invention is therefore to create an ignition device for an internal combustion engine which is compact and inexpensive and does not have the disadvantages of existing designs.
The ignition device according to the invention for an internal combustion engine is characterized in that it has a converter for converting a DC voltage into another DC voltage, the converter including a transformer for increasing the voltage of a battery, that a capacitor is coupled to the output of the converter and a transformer-like one Circuit for coupling the converter to the capacitor is provided that a controlled silicon rectifier is used to discharge electrical energy stored in the capacitor through the primary winding of an ignition coil, and also a circuit for igniting the rectifier is ruled out according to the operation of an interrupter, and that there is a means for applying a reverse bias across the gate and cathode of the rectifier.
The forward peak suppression voltage of the rectifier and the electrical properties of the rectifier, e.g. B. its characteristic, can be increased with respect to the ratio dv / dt if the critical off voltage can be increased. Furthermore, there can be an additional charging circuit for operating a circuit which couples a direct voltage into a direct voltage converter with a discharge capacitor synchronously with the ignition of an internal combustion engine. This makes on-off operation of the rectifier easier by controlling the output from the converter.
In addition, the load on the converter and the battery is reduced and the charging period of the discharge capacitor is shortened by supplying the converter output, with an electromotive force being added that is induced in the secondary winding of a transformer to prevent the capacitor from being sufficiently charged a high speed of the internal combustion engine.
In the following, exemplary embodiments of both the existing and the present ignition device for an internal combustion engine are explained in more detail with reference to the drawing.
Show it:
1 shows a circuit of an existing embodiment for a capacitor discharge ignition device for an internal combustion engine;
2 shows a circuit for a capacitor discharge ignition device for an internal combustion engine, according to a first embodiment of the present invention;
3 shows a circuit similar to FIG. 2, but according to a second embodiment; and
4 shows a circuit similar to FIG. 2, but according to a third embodiment.
Those parts of FIGS. 2 to 4 which correspond to those of FIG. 1 have been given the same reference numerals and their description will not be repeated.
In Fig. 2, a vibration transformer 7 is shown for increasing the voltage, which is equipped with a winding 45 for generating a bias voltage. This winding 45, together with a capacitor 42, a resistor 43 and a diode 44, all of which are connected between the two terminals of the winding 45, form a DC voltage bias generator. The positive output terminal of said bias generator is connected to the cathode of rectifier 16, and the negative output terminal is connected to gate 17 of rectifier 16 through a resistor 46. A reverse bias voltage is thus supplied to the rectifier 16 between the gate and the cathode of the rectifier.
This DC voltage bias increases the forward peak suppression voltage of the rectifier 16 and limits the critical off-voltage increase ratio dv / dt so that the converter is able to generate a higher, rectified voltage and an efficient one in consequence to enable descriptive mixing of voltages.
The supply of the above, reverse bias to the gate and cathode of the rectifier is effective for suppressing the undesirable, temporary A circuit of the rectifier 16 caused by a change in the voltage applied to the anode of the rectifier 16 during operation of the internal combustion engine, and further reduces the time required to control a minimum hold circuit when the state of rectifier 16 changes from on to off.
In FIG. 2, the positive terminal of the rectifier circuit, which includes the diodes 11 to 14, is connected to one end of a primary winding 32 of a transformer 31.
The other terminal of the primary winding 32 is connected to one end of a secondary winding 33, one end of a resistor 34 and the anode of a diode 37.
The other ends of the secondary winding 33 and the resistor 34 are commonly connected to the anode of a diode 36. The cathodes of diodes 36 and 37 are connected together at one end of capacitor 18. A capacitor 35 is connected between the positive and negative output terminal of the aforesaid diode-DC circuit. A diode 38 is connected between the negative output terminal of the rectifier circuit and the anode of the diode 36 in a polarity which is opposite to that of the DC voltage source. A capacitor 39 is connected in parallel with the resistor 15, and an electric circuit consisting of a resistor 40 and a capacitor 41 connected in series with each other is connected in parallel with the rectifier 16.
When gate pulses are fed to the gate 17 of the rectifier during operation, electrical energy stored in the capacitor 18 is tladen through the rectifier 16, and an output current from the converter flows through the primary winding 32 and a diode 37. In this case, however, the inductance of the inhibits Primary winding 32 allows current to flow from the converter so that it cannot be overloaded. If the impedance of the primary winding 32 is set to a lower level than the smallest holding current at the moment of discharge to reduce the current flowing through the rectifier 16, the state of the rectifier 16 can easily be changed from on to off or vice versa.
After the rectifier 16 has been switched off, the current, which is temporarily delayed by its control as a result of the self-induction of the primary winding 32, flows through the rectified output terminal of the converter to the discharge capacitor 18. As a result, the capacitor 18 is charged and discharged in a completely separate manner.
The on-off cycle of the rectifier 16, which cycle is executed in synchronism with the ignition of the internal combustion engine, is repeated more times when the internal combustion engine is running at a high speed. The strength of the current flowing through the primary winding 32 of the transformer 31 varies with the on and off position of the rectifier 16. In an internal combustion engine, e.g. B. a 4-stroke, 4-cylinder version, an alternating current of 33 Hz flows through the primary winding 32 when the internal combustion engine is running at 1000 rpm. Runs, and a frequency of 333 Hz when the speed is 10 000 Ulmin. amounts. The secondary winding 33 of the transformer 31 is supplied with a voltage which corresponds to the frequency of the alternating current which flows through the primary winding 32.
If the voltage generated in the secondary winding 33 has the same polarity as the output of the converter at the moment in which the rectifier 16 is switched off, a voltage consisting of the sum of the voltage of the secondary winding and the output voltage from the converter is generated by the Diode 36 fed to capacitor 18.
As the speed of the internal combustion engine increases, the electrical energy stored in the capacitor 18 increases, and as a result the charging time decreases. Therefore, the spark plug 22 emits a high-powered spark at any speed of the internal combustion engine.
Since the capacitor 18 is supplied with a higher charging voltage than the output voltage from the converter, the diodes 36 and 37 of the transformer-like coupling circuit are simultaneously used to prevent current from flowing back from the capacitor 18 to the converter, to prevent the occurrence of an electromotive force of opposite polarity in the primary and the secondary winding 32, 33, and also used to suppress a short circuit of the secondary winding 33. The resistor 34 is intended to control that voltage which is generated in the secondary winding 33. The control of the aforementioned induced voltage causes the aforementioned mixed voltage to be adjusted to an optimal level.
The diode 38 is used to bypass a backward electromotive force which is induced in the secondary winding 33, and the capacitor 39 is used to bypass a high frequency current.
The resistor 15 serves to suppress a leakage current from the capacitor 18. A resistor 40 and a capacitor 41 together form a damping circuit for the rectifier 16. The capacitor 35 is used for smoothing and storing the rectified output from the converter.
The circuit according to FIG. 3 represents a modified embodiment of that according to FIG. 2. In the embodiment according to FIG. 3, the rectifier 16 is connected to the earth side of the primary winding of the ignition coil 19. The capacitor 18 is connected to the output terminal of a transformer-like coupling circuit, namely between the junction of the cathodes of the diodes 36 and 37 with one another and with earth. When the gate 17 of the rectifier 16 is fed with gate pulses, the electrical energy stored in the capacitor 18 flows from the primary winding 20 of the ignition coil 19 to the rectifier 16. The other operating modes of the embodiment according to FIG. 3 correspond to those according to FIG.
4 shows a further embodiment of the ignition device in which the transformer-like coupling circuit is connected to the negative, earthed side of the rectifier output from the converter.
The cathodes of diodes 36 and 37 of the transformer-like coupling circuit are connected to the negative output terminal of the rectifier circuit, which includes diodes 11 to 14, while one end of primary winding 32 of transformer 31 is grounded. In this case, the transformer-like coupling circuit is connected to the negative, grounded terminal of the rectifier circuit, which has the advantage that the individual parts can have low resistance voltage values. The embodiment according to FIG. 4 is basically operated in the same way as that according to FIG. 2, so that the explanation is not repeated.
In all the embodiments according to FIGS. 2 to 4, the rectifier 16 is supplied with a reverse bias voltage from the secondary winding 45 of the oscillation transformer 7 in order to increase the voltage. As a result, the level of said bias voltage varies with the output voltage from the alternator, which voltage also varies with the speed of the internal combustion engine. In this case, the rectifier 16 is supplied with a higher, reverse bias voltage than when the internal combustion engine is running at a higher speed, so that the forward peak suppression voltage of the rectifier 16 is increased.
When the internal combustion engine is running at a low speed, the rectifier 17 is supplied with a lower, reverse bias voltage than is provided so that the rectifier can be changed from its on to its off state or vice versa much more easily. This means that the rectifier 16 is supplied with a reverse bias voltage of an optimal level, which voltage corresponds to the speed of the internal combustion engine.