DE1099268B - Elektrische Zuendeinrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Elektrische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen Die üblichen Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen lassen eine wesentliche Erhöhung der Drehzahl infolge ihrer Trägheit nicht zu. Der zur Unterbrechung des primären Zündstromkreises dienende Zündunterbrecher ist als mechanischer Schalter nur bis zu einer bestimmten Schalthäufigkeit verwendbar. Will man die Drehzahl steigern oder die Zylinderzahl erhöhen, so ist es erforderlich, die Zündanlage in zwei Gruppen aufzuteilen oder jedem Zylinder zwei Zündkerzen zuzuordnen, welche abwechselnd die Zündung bewirken. Dies führt zu einem erheblichen Aufwand und zu einer weiteren Einschränkung -der Betriebssicherheit der mechanischen Zündunterbrecheranlage, die heute an sich schon bis zur Grenze ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht wird.. DieNachteile aller mechanischen Schalter, wie z. B. Verschleiß und Verschmutzung, insbesondere Verölung, machen sich beim Zündunterbrecher unangenehm bemerkbar. Ungünstig wirken sich auch die Einflüsse verschiedener anderer Faktoren, wie Änderung der Federkraft, Reibung, Prellen usw., aus, da sie zu einer ungleichmäßigen Zündung und damit zu erhöhtem Brennstoffverbrauch führen. Zur Vermeidung mechanischer Unterbrecher sind seit längerem Zündeinrichtungen bekannt, bei denen Vakuum- oder gasgefüllte Röhren zur Erzeugung der Zündimpulse dienen. Es konnte sich jedoch nicht eine einzige aus der Vielzahl der angegebenen Ausführungsarten einbürgern, insbesondere wegen der Empfindlichkeit und geringen Lebensdauer der erforderlichen Röhren.
• Es ist ferner bekanntgeworden, bei elektrischen Zündeinrichtungen kontaktloseSchalter zu verwenden, die mit einem magnetischen Impulserzeuger gesteuert werden.
• Hierzu ist z. B, im Primärkreis eines Impulstransformators ein Thyratron vorgesehen, das zur Einleitung jeder Zündung selbst gezündet wird und einen Impuls über den Transformator an den Verteiler gibt. Damit kann aber der Strom in dem betreffenden Primärkreis nur eingeschaltet werden, nicht jedoch der Kreis schlagartig gesteuert unterbrochen werden. Ausreichende Zündimpulse lassen sich somit auf diese Weise nicht erzielen.
• Um ausreichende Zündimpulse zu erhalten, hat man solche kontaktlose Schalter in den Sekundärkreis der Zündspule und damit unmittelbar in den Kreis des Verteilers gelegt. Der Nachteil dabei besteht darin, daß entweder der Schalter an einer sehr hohen Spannung liegen muß, um einen Zündfunken zu ermöglichen, oder daß jeder Zündkerze ein gesonderter Transformator zugeordnet werden muß, Praktisch durchführbar bzw. brauchbar sind daher diese bekanntgewordenen Maßnahmen nicht.
• Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung einer zuverlässig arbeitenden elektrischen Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem kontaktlosen Schalter, der mittels eines magnetischen Impulserzeugers gesteuert wird.
• Dies gelingt in einfacher Weise dadurch, daß gemäß der Erfindung im Primärstromkreis der Zündspule ein im Schaltbetrieb gesteuerter Transistor angeordnet ist, der den Primärkreis zur Einleitung jeder Zündung bis auf einen kleinen Reststrom unterbricht, der durch den Sperrwiderstand des Transistors gegeben ist.
• Mit dem vorliegenden Gegenstand wird eine einwandfreie Zündung auch bei höchsten Drehzahlen gewährleistet. Als Impulserzeuger dienen z. B. umlaufende Permanentmagnete, die in feststehenden Induktionsspulen Steuerimpulse erzeugen, mit denen man den Transistor unmittelbar steuern kann. Vorteilhafter ist jedoch eine Ausbildung des Zündunterbrechers als monostabile Kippschaltung, da dann die Zündimpulse hinsichtlich ihrer Dauer und Form von der Art der Steuerimpulse unabhängig sind. Bei dieser Ausführung wird eine besonders gleichmäßige Zündung erreicht. Ferner kann es unter Umständen günstig sein, bei Batteriezündanlagen die Spannung der Fahrzeugbatterie durch einen Gleichstromumspanner zu erhöhen, und zwar am besten mittels eines gleichfalls mit steuerbaren Halbleitern, insbesondere Transistoren bestückten Gleichstromtransformators. Auf diese Weise erreicht man, daß der Transistor im primären Zündstromkreis in den optimalen Kennlinienpunkten arbeitet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben werden. Die Primärwicklung 11 der Zündspule ist im Kollektorstromkreis eines Transistors 2 in Reihe mit dem Kollektorwiderstand 4 angeordnet. Ein weiterer Transistor 1 mit einem Kollektorwiderstand 5 liegt parallel mit dem ersten Transistor über den gemeinsamen Emitterwiderstand 3 an der Quellenspannung, die von der Batterie 15 geliefert und von einem Gleichstromumspanner 16 der obenerwähnten Art auf einen geeigneten Wert erhöht wird. Die Sekundärwicklung 12 der Zündspule liefert die Zündimpulse an den bekannten Zündverteiler mit einem rotierenden Arm 21, der die Zündimpulse durch Überschlag zu den Elektroden 22 an die Zündkerzen 23 verteilt. Der Arm 21 ist auf einer Welle 19 montiert, deren Bewegung von der Umdrehung der Kurbelwelle des Motors abgeleitet ist. Auf derselben Welle sitzt die Scheibe 18 des Zündauslösers, auf deren Umfang bei diesem Ausführungsbeispiel, das sich auf einen Vierzylindermotor bezieht, vier Permanentmagnete 20 angeordnet sind. Beim Vorbeilaufen der Permanentmagnete an der Spule 17 wird in dieser eine Spannung induziert, von der durch das Ventil 14 eine Halbwelle über das RC-Glied 13 an den Basiswiderstand 7 des Transistors 1 übertragen wird.
• Bei geeigneter Bemessung des RC-Gliedes 13 wird eine selbsttätige Anpassung des Zündzeitpunktes an die Motordrehzahl erreicht. Es kann daher auf mechanische Mittel zur Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahl verzichtet werden.
• Bei dem Ausführungsbeispiel werden p-n-p-Transistoren verwendet. Der Transistor 2 ist also an sich durchlässig, während die Steuerelektrode des Transistors 1, in diesem Fall die Basis, über den Spannungsteiler 6, 7 eine Sperrspannung erhält. Beim Eintreffen eines negativen Impulses an der Basis wird der Transistor 1 durchlässig, und in an sich bekannter Weise gelangt ein positiver Impuls über den Kondensator 8 an die Basis des Transistors 2 und sperrt diesen so lange, bis der Kondensator 8 sich über die Widerstände 10 und 5 entladen hat. Dann wird der Transistor 2 wieder durchlässig, wodurch der Transistor 1 erneut Sperrspannung erhält. Ein Kondensator 9 dient zur Beschleunigung des Sperrvorganges. Es handelt sich also hierbei um eine monostabileKippschaltung, wobei die Sperrzeit des Transistors 2 von der Zeitkonstanten des RC-Gliedes 8, 10 abhängt. Bei jeder Unterbrechung des Primärstromes der Zündspule durch den Transistor 2 entsteht in der Sekundärwicklung 12 der gewünschte Zündimpuls. Es ist leicht ersichtlich, daß- die Form, Dauer und Frequenz der Impulse an der Basis des Transistors 1 keinerlei Einfluß auf die Form der Zündimpulse hat, wodurch eine völlig gleichmäßige Zündung erzielt wird. Außer= dem wird die Kennlinie des Transistors 2 zwischen höchster und geringster Durchlässigkeit so rasch durchlaufen, daß der Transistor in bekannter Weise als Schalttransistor arbeitet und hoch belastet werden kann. Da es bei der Bildung des Zündimpulses in der Sekundärwicklung 12 nur darauf ankommt, eine plötzliche Stromänderung in der Primärwicklung 11 um einen bestimmten Betrag hervorzurufen, ist es nicht erforderlich, den Primärstromkreis völlig aufzutrennen. Es kann vielmehr durch entsprechende Bemessung dieses .Stromkreises die gleiche Stromänderung auch erreicht werden, wenn der Widerstandswert des Transistors 2 auf einen hohen endlichen Betrag gebracht wird, der noch einen gewissen Reststrom zuläßt.
• Die Zündvorrichtung der vorliegenden Art kann aber auch mal anders ausgeführt werden. Vor allem können Transistoren beliebigen Typs und in beliebiger Schaltung verwendet werden. Ferner sind Abänderungen in der konstruktiven Ausbildung des Zündauslösers möglich. Man kann z. B. als Kern für die Spule 17 einen Permanentmagneten vorsehen und die Teile 20 aus Weicheisen herstellen. Es ist möglich, die Steuerimpulse für den Transistor 1 nicht durch eine umlaufende, sondern eine hin- und hergehende Bewegung einer magnetischen Metallmasse, z. B. eines Kolbens selbst, zu erzeugen.
• Bei entsprechender Abwandlung der Schaltung ist das Grundprinzip der vorliegenden Einrichtung auch auf die bekannten Magnetzünder anwendbar. Auch dort wird die hohe Zündspannung durch Induktion in der Sekundärwicklung bei Unterbrechung des Primärstromkreises erzielt. Man wird dann vorteilhaft die Primärspannung des in der umlaufenden Induktionsspule erzeugten Zündstromes so hoch wählen, daß sie einen zur Aussteuerung der Transistoren günstigen Wert erreicht. In allen Fällen bleibt der sonstige Aufbau der Zündeinrichtung, insbesondere hinsichtlich der Mittel zur Verstellung= des Zündzeitpunktes, unberührt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRACHE: 1. Elektrische Zündeinrichtung für Brenukraftmaschinen mit einem kontaktlosen Schalter, der mittels eines magnetischen Impulserzeugers zu steuern ist, dadurch geken»zeichnet, daß im Primärstromkreis der Zündspule ein im Schaltbetrieb gesteuerter Transistor angeordnet ist, der den Primärkreis zur Einleitung jeder Zündung bis auf einen kleinen Reststrom unterbricht, der durch den Sperrwiderstand des Transistors gegegeben ist.
2. 2. Elektrische Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der. Transistor mit einem weiteren Transistor in einer monostabilen Kippschaltung angeordnet ist, welche durch die Steuerimpulse anzustoßen ist.
3. 3. Elektrische Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, insbesondere für die Verwendung an Kraftfahrzeugen mit Batteriezündung, gekennzeichnet durch einen Gleichstromumspanner zur Erhöhung der Spannung der Fahrzeugbatterie auf einen zur Aussteuerung der Transistoren notwendigen Wert.
4. 4. Elektrische Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine -magnetische Induktionseinrichtung mit hin-und hergehender oder umlaufender Bewegung zur Erzeugung der Steuerimpulse dient.
5. 5. Elektrische Zündeinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Zuführung der Steuerimpulse der Kippschaltung über ein RC-Glied. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 669 346, 742 186; österreichische Patentschrift Nr. 175 749; schweizerische Patentschrift Nr. 225 638; französische Patentschrift Nr. 1025 751; britische Patentschriften Nr. 513 629, 527 411; USA.-Patentschriften Nr. 2 472 671, 2 519 776, 2 552 989, 2 605 306; Richter, Elektronik in Selbstbau und Versuch, 1955, 69/74; Elektro-Technik, Heft 33/34, August 1953, 128 bis 130; Electronics, Heft 8, August 1953, 170/173.