DE1234446B

DE1234446B - Zuendanlage zum Betrieb von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1234446B
Application number: DEB66296A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joerg Issler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-03-10
Filing date: 1962-03-10
Publication date: 1967-02-16
Also published as: NL144710B; US3280809A; SE305565B; CH402511A

Description

Zündanlage zum Betrieb von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage zum Betrieb von Brennkraftmaschinen mit gegenüber den bisher üblichen Zündanlagen verbesserten Eigenschaften.
Ein Bedürfnis zur Entwicklung einer derartigen Zündanlage hat sich aus der Tatsache er,-eben, daß beim Betrieb mancher Brennkraftmaschinen Zündungsaussetzer auftreten, die verschiedene Ursachen haben können. Solche Aussetzer können z. B. dadurch verursacht werden, daß Ruß oder andere Ab- lagerungen auf den Zündkerzen oder inhomogene Brennstoff-Luft-Gemische den überschlag von Zündfunken an den Zündkerzen gelegentlich verhindern. Nun können zwar Ablagerungen auf den Zündkerzen durch Zündanlagen mit höherer Verrußungsleistung unschädlich gemacht werden, inhomogene Brennstoff-Luft-Gemische können aber auch durch derartige Zündanlagen nicht immer zur Explosion gebracht werden.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß ein aussetzerfreier und ausgeglichener Lauf der Maschinen unter Verwendung einer Zündanlage erzielt werden kann. Gemäß der Erfindung enthält diese einen ersten Stromkreis mit einer Primärwicklung eines Zündtransformators und mit einem Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie und einen zweiten Stromkreis mit einer Spule zur Speicherung von magnetischer Energie sowie an sich bekannte Steuermittel, wie z. B. mechanische oder elektronische Schalter in jedem der beiden Kreise, welche bewirken, daß der Kondensator und die Spule die in ihnen gespeicherte Energie im Zündzeitpunkt an in den Sekundärkreis des Transformators eingeschaltete Zündkerzen abgeben, Der Zündtransformator einer derartigen Zündanlagt> kann z. B. eine Sekundärwicklung haben sowie zwei Primärwicklungen, von denen die eine mit dem Speicherkondensator und einer Entladeeinrichtung und die andere als Speicherspule mit einem Unterbrecher zusammenarbeitet. Auch können in solchen Zündanlagen für den Kondensatorzündkreis und den Spulenzündkreis getrennte. Zündtransformatoren vorgesehen sein oder ein Zündtransformator mit einer Sekundärwicklung und einer gemeinsamen Primärwicklung für beide Primärkreise. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Primärwicklung mit mindestens einer Anzapfung zu versehen, an die einer der beiden Primärkreise anschließbar ist.
Bei jeder dieser Zündanlagen mit zwei Primärkreisen kann es vorteilhaft sein, den einen oder den anderen der beiden Kreise willkürlich oder automatisch in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine (z. B. durch Kupplung mit der Drosselklappe des Vergasers, durch den Unterdruck im Saugrohr oder in Abhängigkeit von der Drehzahl) ein- und ausschaltbar zu machen.
In der Zeichnung sind Schaltbilder der neuen Zündanlage und die durch sie erzielte Wirkung an Hand von Oszillogrammen veranschaulicht. Es zeigen F i g. 1 bis 3 den Verlauf der Zündspannung an der Zündkerze einer Spulenzündanlage (F i g. 1), einer Kondensatorzündanlage (F i g. 2) und einer erfindungsgemäß kombinierten Spulen-Kondensator-Zündanlage (F i g. 3), # F i g. 4 ein Schaltbild einer kombinierten Kondensator-Spulen-Zündanlage mit einem Zündtransformator, der zwei Primärwicklungen und eine Sekundärwicklung hat, und F i g. 5 ein Schaltbild einer derartigen Anlage mit zwei getrennten Zündtransformatoren.
Bei einer Spulenzündanlage wird der in der Primärwicklung einer Zündspule fließende Strom im Zündzeitpunkt durch den sogenannten Primärstromunterbrecher unterbrochen. Durch die Änderung des Stromes und damit des magnetischen Flusses der Spule wird in der Sekundärwicklung eine Spannung, induziert, welche einen Zündfunken an einer Zündkerze zur Folge hat.
Ein Oszillogramm der Zündspannung einer Spulenzündanlage ist in F i g. 1 wiedergegeben. Es zeigt, daß die Spannung an den Zündkerzenelektroden beim öffnen des Primärstromunterbrechers von null ansteigt, bis sie bei dem etwa 50 bis 100 rtsec (Millionstel Sekunden) nach der Unterbrecheröffnung erfolgenden Funkenüberschlag zusammenbricht. Wie aus dem Oszillogramm ferner zu entnehmen ist, schließen sich an dif-- erste Entladung noch eine ganze Anzahl von Nachentladungen an, die sich über einen Zeitraum von 800 bis 1000 Ltsee erstrecken und dadurch zur Verbrennung nicht laicht entflammbarer Brennstoff-Luft-Gemische beitragen können. Ein Nachteil der Spulenzündanlagen besteht darin, daß der verhältnismäßia lanasame Anstie- der Spannun- an den Zündkerzenelektroden insbesondere bei verrußten oder verschmutzten Zündkerzen nicht mit Sicherheit zur Entflammung des Brennstoff-Luft-Gemisches in den Zylindern der Brennkraftmaschinen führt.
Bei einer Kondensatorzündanlage finden dagegen keine nennenswerten Nachentladungen statt. Das in F i 2 wiedergegebene Oszillogramm einer derartigen Anlage zeigt deutlich, daß hier zwar die Spannung an den Zündkerzenelektroden wesentlich rascher (in 2 bis 10 #tsec) ansteigt als bei der Spulenzündanlage (F i g. 1), Nachentladungen sind in dem Oszillogramm jedoch nicht erkennbar. Der steile Spannungsanstieg führt auch an verrußten oder verschmutzten Zündkerzen zum Funkenüberschlag, die Kondensatorzündanla-en haben also eine hohe Verraßungsleistung, zur Verbrennung magerer oder schlecht aufbereiteter Brennstoff-Luft-Gemische trägt die hohe Verrußungsleistung jedoch nichts bei.
Eine von der Verrußuno, der Zündkerzen und der Gemischaufbereitunor unabhängige Verbrennuna der Brennstoff-Luft-Gemische in den Zylindern von Brennkraftmaschinen -wurde dagegen mit einer erfindunasgemäß kombinierten Spulen- und Kondensatorzündanlage erreicht. Das Oszillogramm der Spannune, an den Zündkerzen einer derartigen Zündanlage gemäß F i g. 3 zeigt deutlich den steilen S C, ZD C C, _pannunasanstiea bei der einsetzenden Kondensatorentladung, der die Verrußungsleistung einer derartigen C CD C Anlage bedingt, und außerdem wie beim Spannungsverlauf der reinen Spulenzündanlage nach F i g. 1 eine große Zahl von Nachentladungen, die zur Verbrennung auch inhomogener, schlecht aufbereiteter Gemischteile führen. Derartige Gemische können beispielsweise bei Teilgasstellungen des Gaspedals in den Zylindern der Maschinen vorhanden sein. Die Wirkung der neuen Zündanlagen beruht demnach auf dem raschen Spannungsanstieg und der dadurch bedingten hohen Verrußungsleistung einerseits und auf der durch zahlreiche Nachentladungen ermöglichten Verbrennung magerer oder schlecht aufbereiteter Brennstoff-Luft-Gemische andererseits. - Der in F i g. 3 veranschaulichte Zündspannungsverlauf kann mit Zündanlagen erzielt werden, deren Schaltbilder beispielsweise in F i g. 4 und 5 dargestellt sind.
Das Schaltbild nach F i g. 4 enthält einen Zündtransformator mit einer Sekundärwickluno, 10 und zwei Primärwicklungen 11 und 12, die auf einen Eisenkern 13 aufgewickelt sind.
Die Wicklung 11 dient zur Speicherung von magnetischer Energie; sie ist zu diesem Zweck über eine Diode 14 an den Pluspol einer Bleibatterie 15 und über einen Unterbrecher 16 mit einem parallelgeschalteten Kondensator 17 an den Minuspol der Batterie an-eschlossen. Der Unterbrecher wird durch einen vierhöckrigen Nocken 18 gesteuert (vierzylindrige Brennkraftmaschine).
Der Stromkreis der Primärwicklung 12 enthält außer der Batterie 15 eine Ladeeinrichtung 20 für einen Kondensator 21, eine Diode 22 und einen Entladeschalter 23, der durch einen Nocken 24 gesteuert wird. Beide Nocken 18 und 24 sitzen auf einer Welle, die bei Viertakt-Brennkraftmaschinen mit der Geschwindiakeit der Steuerwelle anaetrieben wird. Der Unterbrecher 16 und der Schalter 23 stehen so zuei.,iander, daß der Schalter 23 geschlossen wird, wenn der Unterbrecher 16 geöffnet wird. Die Dioden 14 und 22 dienen zur gegenseitigen Entkopplung der beiden Primärkreise des Zündtransformator##.
An die Sekundärwicklung 10 des Zündtransformators sind über einen ebenfalls mit der Drehzahl der Steuerwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Zündverteiler 25 vier Zündkerzen 26 der vierzylindrigen Viertakt-Brennkraftmaschine angeschlos-C, sen. Die Wirkungsweise dieser Zündanlage ist die folgende: Bei geschlossenem Unterbrecher 16 und offenem Entladeschalter 23 fließt ein Strom von der Batterie 15 durch die Diode 14 und die Spule 11 des Zündtransformators, der ein magnetisches Feld in der Spule erzeugt. Gleichzeitig wird der Kondensator 21 von der Batterie 15 über die Ladeeinrichtung 20 bei offenem Schalter 23 aufaeladen. Bei Weiterdrehung der Unterbrecherwelle mit den Nocken 18 und 24 öffnet sich der Unterbrecher 16, so daß Strom in der Spule 11 unterbrochen wird. Durch die dadurch verursachte Änderung des magnetischen Feldes der Spule 11 wird eine Spannung in der Sekundärwicklung 10 des Zündtransformators induziert, die einen Funken an der Zündkerze 26 zur Folge hat.
Gleichzeitig mit der öffnung des Unterbrechers 16 wird der Schalter 23 geschlossen und der Kondensator 21 über die Primärwicklunc, 12 des Zündtransformators entladen. Die dadurch verursachte Stoßspannuno, gelangt in dem durch die Windungszahlen der Wicklungen 12 und 10 festgelegten Übersetzungsverhältnis ebenfalls auf die Zündkerze 26. Die sich überlagernden Spannungen an der Zündkerze sind wie bereits erwähnt in dem Oszillogramm (F i g. 3) aufgezeichnet.
Das in F i g. 5 dargestellte Schaltbild zeigt eine Zündanlage, bei welcher zwei getrennte Zündtransfonnatoren 30, 31 und 32, 33 vorgesehen sind. Zwei Gleichrichter 34 und 35 dienen zur gegenseitigen Entkopplung der Sekundärkreise. Im übrigen enthält die Zündanlage nach F i g. 5 die gleichen Teile wie diejenigen nach F i g. 4. Sie unterscheiden sich in ihrer Wirkungsweise nicht von derjenigen nach F i g. 4. Eine Zündanlage mit getrennten Zündtransformatoren an Stelle eines Zündtransformators mit nur einer Sekundärwicklung und einer oder zwei Primärwicklungen ergibt den Vorteil einer freieren Gestaltung der Primär- und Sekundärkreise der Zündtransformatoren und damit einer leichteren Anpassung der Zündleistung an von Fall zu Fall wechselnde Betriebsbedingungen der einzelnen Brennkraft-ZD maschinen. An Stelle mechanischer Unterbrecher und Entladeschalter können natürlich auch elektronische Schaltmittel zur Steuerung der Primärkreise der Zündanlage verwendet werden. Damit lassen sich auch weitere Forderungen, wie z. B. das willkürliche oder automatische Ein- und Ausschalten des einen oder anderen der beiden Primärkreise oder daß die ersten Spannungsanstiege aus der Kondensatorentladung und der Unterbrechung des Spulenstromes nicht gleichzeitig, sondern nacheinander auftreten, leichter erfüllen, als mit mechanisch betätigten Schaltern. In jedem Fall haben sich die beschriebenen kombinierten Kondensator- und Spulenzündanlagen der reinen Spulen- oder Kondensatorzün-Z, dun- weit überlegen gezeigt. C C C

Claims

Patentansprüche: 1. Zündanla,-e zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch einen ersten Stromkreis mit einer Primärwicklung eines Zündtransformators und mit einem Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie, und durch einen zweiten Stromkreis mit einer Spule zur Speicherung von magnetischer Energie sowie b durch an sich bekannte Steuermittel, wie z. B. mechanische oder elektronische Schalter in jedem der beiden Kreise, welche bewirken, daß der Kondensator und die Spule die in ihnen gespeicherte Energie im Zündzeitpunkt gleichzeitig an in den Sekundärkreis des Zündtransformators eingeschaltete Zündkerzen abgeben.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündtransformator eine Sekundärwicklung und zwei Primärwicklungen enthält, von denen die eine mit dem Kondensator und einer Entladeeinrichtung und die andere als Speicherspule mit einem Unterbrecher zusammenarbeitet. 3. Zündanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zündtransformator mit einer Sekundärwicklung und einer gemeinsamen Primärwicklung für beide Primärkreise. 4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn eichnet, daß die Primärwicklung mit mindestens einer Anzapfung versehen ist, an die einer der beiden Primärkreise anschließbar ist. 5. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kondensatorzündkreis und den Spulenzündkreis getrennte Zündtransformatoren vorgesehen sind. 6. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch Er - und der gekennzeichnet, daß der Kondensator Spulenzündkreis - eneinander entkoppelt sind. tDeg 7. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ZD aekennzeichnet, daß das öffnen des Primärstrom-C unterbrechers (16, 18) im Spulenzündkreis gleichzeitig mit dem Schließen des Steuerschalters (23, 24) im Kondensatorzündkreis erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.Aatentschrift Nr. 2 879 451; französische Patentschrift Nr. 1247 459; Zeitschrift SAE-Journal, November 1951, S. 45 bis 48.