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Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine
Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer als Multivibrator ausgebildeten
Schalteinrichtung, die durch drehzahlabhängig erzeugte Impulse derart gesteuert
wird, daß einer Zündstrecke taktmäßig und einstellbar Zündspannungen zugeführt werden.
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Bei bekannten Zündeinrichtungen dieser Art ist es zwar möglich, Zündimpulsen
eine Voreilung zu geben, wie dies bei Brennkraftmaschinen mit wachsender Drehzahl
notwendig ist. Es bleiben jedoch dabei die Impulslängen konstant. Rücken nun die
Impulse bei wachsender Drehzahl näher, so kann es geschehen, daß die Vorderflanke
eines nachfolgenden Impulses der Hinterflanke eines vorausgehenden Impulses zu nahe
kommt oder sich gar mit ihr überschneidet. Man erhält dann Störungen bei der Zündimpulsfolge
(deutsche Auslegeschrift 1099 268).
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Bei einer anderen bekannten Anordnung dieser Art verbreitern sich
die Impulse sogar noch, wenn die Drehzahlen steigen. Hierbei treten überschneidungen
noch früher auf (französische Patentschrift 1155 541). Darüber hinaus
ist es bekanntgeworden, zur Verbesserung der Anlaßbedingungen die Impulsdauer eines
zur Impulserzeugung verwendeten Multivibrators temperaturabhängig zu verändern.
Eine drehzahlabhängige Verstellung ist hier nicht möglich (französische Patentschrift
1202 338).
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen
anzugeben, bei der die übliche Voreilung des Zündfunkens durch eine Verkürzung der
Impulse erzielt wird, was vor allem bei Motoren mit hoher Drehzahl und großer Zylinderzahl
wichtig ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Multivibrator
so gesteuert wird, daß die von ihm abgegebenen Impulse mit zunehmender Drehzahl
von der Hinterflanke aus verkürzt werden und dabei die Vorderflanke unverändert
bleibt.
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Für die Steuerimpulse, die zur Steuerung des Multivibrators dienen,
können verschiedene Impulserzeuger vorgesehen sein. Beispielsweise kann der eigentliche
Impulserzeuger über ein Magnetsystem, ein radioaktives System oder ein lichtelektrisches
System die gewünschten Impulse erzeugen. Als Impulsgeber und Impulsempfänger können
dabei permanente Magneten und Spulen, radiaoaktive Körper und Gasentladungsrohre
bzw. Lichtquellen und auf Licht ansprechende Organe verwendet werden.
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Die elektrische Kippschaltung kann beispielsweise ein sogenannter
monostabiler Multivibrator sein, d. h. ein Multivibrator, der bei Eintreffen eines
Impulses aus seinem ersten Zustand in einen zweiten Zustand umgeschaltet wird, in
dem er dann eine vorbestimmte Schaltdauer verbleibt. Diese Schaltdauer wird nun
zweckmäßigerweise im Zusammenhang mit einer oder mehreren Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine
verändert, und zwar insbesondere im Zusammenhang mit der Maschinendrehzahl oder
der Erwärmung.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltschema einer ersten Ausführungsform einer
Zündeinrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein teilweise vereinfachtes Schaltschema
einer zweiten Ausführungsform ,gemäß der Erfindung. Bei dem in F i g. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist einem Impulsempfänger 99 einer Impulsvorrichtung
100 ein bistabiler, fremdgesteuerter Multivibrator 80 nachgeschaltet. Um
diesen Multivibrator phasenrichtig in bezug auf einen drehenden Teil 13 einer Brennkraftmaschine
zu steuern, sind auf diesem Teil 13 zwei Impulsgeber 81 und
98 in Umfangsrichtung gegeneinander winkelverschoben angeordnet, die in der
Art unterschiedlich ausgebildet sind, so daß sie in dem Impulsempfänger
99 Signale hervorrufen, die unterscheidbar sind. Dies kann beispielsweise
dadurch bewirkt werden, daß der Impulsgeber 98 ein mit seinem Nordpol und der Impulsgeber
81 ein mit seinem Südpol nach außen gerichteter Magnet ist, während der Impulsempfänger
99 eine bei 101 angedeutete Induktionsspule aufweist. Beim Vorbeigang der Geber
98 bzw. 81 an dieser Induktionsspule 101 werden dann Signale
unterschiedlicher Polarität in dieser Spule 101 induziert. Beide Signale
treten in dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1 zunächst auf einer einzigen Ausgangsleitung
82 auf und werden dann vor den Eingängen 83 und 84 des Multivibrators
80 durch je eine Gleichrichteranordnung 85 und 86 ausgesiebt und getrennt
den beiden Eingängen 83
und 84 zugeführt. Hierdurch wird sichergestellt,
daß im Gefolge eines jeden Vorbeiganges des Impulsgebers 98 an dem Impulsempfänger
99 der Multivibrator 80 in immer den gleichen Kippzustand gebracht wird. Beim Vorbeigang
des Gebers 81 an dem Empfänger 99 wird der Multivibrator 80 dann im
Gefolge des hierbei auftretenden Triggersignals in den anderen Kippzustand geschaltet.
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Der Multivibrator 80 weist zwei Ausgänge 87 und
88 auf, die zu einem Tor 90 führen, wobei in dem zwischen dem Ausgang
87 und dem Eingang 91 des Tores 90 liegenden Stromzweig noch ein im
ganzen mit 92 bezeichnetes Steuerglied angeordnet ist. Dem Tor 90 ist zur
Verstärkung der Zündenergie noch ein Zündverstärker 93 nachgeschaltet. Dieser Zündverstärker
kann von irgendeiner geeigneten Bauart sein, doch wird dieser Zündverstärker vorteilhaft
als Schaltvorrichtung ausgebildet, da eine Schaltvorrichtung eine von Temperaturschwankungen
oder anderen Störgrößen sehr unabhängige Verstärkung liefert. Das Steuerglied 92
besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Widerstand 94 und einem Kondensator
95, doch können auch andere Bauarten vorgesehen sein, wenn nur die nachfolgend beschriebene
Verzögerungsfunktion durch dieses Glied 92 bewirkt wird. Dem Zündverstärker 93 ist
eine Zündspule 12 mit Primärwicklung 22 und Sekundärwicklung 11 nachgeschaltet.
Zu letzterer liegt eine Zündfunkenstrecke 10 parallel. Die Schaltung wirkt folgendermaßen:
Wenn der Zustand des Ausgangs 87 vom erregten in den nichterregten Zustand
kippt, kippt der Zustand des Ausganges 88 im gleichen Zeitpunkt entgegengesetzt.
Das Verzögerungsglied 92 verhindert nun, daß die Änderung des Zustandes des Ausganges
87 sofort dem Eingang 91 des Tores 90 zugeleitet wird. Vielmehr
vergeht einige Zeit, bis sich die Änderung des Zustandes des Ausganges
87 am Eingang 91
hinreichend bemerkbar macht. Das Tor 90 stellt
in diesem Beispiel ein logisches Glied dar, das nur dann geschlossen, d. h. leitend
wird, wenn sein Eingang 97
erregt und sein Eingang 91 nicht erregt
ist. Durch das Verzögerungsglied 92 wird demzufolge bewirkt, daß nachdem
der Multivibrator in der beschriebenen Weise gekippt ist, das Tor 90 mit
einer Zeitverzögerung leitend wird. Entsprechend wird hierdurch das Auftreten eines
Zündfunkens an der Funkenstrecke 10 zeitlich verzögert.
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Während des Betriebes wird der Kondensator 95 abwechselnd geladen
und entladen. Wenn der RC-Wert des Gliedes 92 geeignet gewählt ist, wird
die Aufladung des Kondensators 95 mit zunehmender Maschinendrehzahl infolge der
abnehmenden Ladungszeit geringer. Die Entladungszeit wird damit aber ebenfalls kleiner.
Hierdurch kann folglich erreicht werden, daß die Verzögerungszeit nicht konstant,
sondern eine vorbestimmte Funktion der Maschinendrehzahl ist, was allein schon in
vielen Fällen erwünscht ist.
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Zusätzlich ist es oft auch erwünscht, den Zündzeitpunkt nicht nur
in Funktion der Maschinendrehzahl, sondern auch in Funktion weiterer Maschinenzustandsgrößen
zu verändern, beispielsweise in Funktion der Zylinderfüllung. In solchen Fällen
kann das Steuerglied 92 mittelbar oder unmittelbar in Funktion der betreffenden
Zustandsgröße oder Zustandsgrößen derart beeinflußt werden, daß sich die gewünschte
Veränderung der Zündzeitpunktverzögerung ergibt. Als Beispiel für eine derartige
Verstellung weist das in F i g. 1 dargestellte Steuerglied 92 einen verstellbaren
Widerstand 94 auf, der über ein eine Membran 102 und einen Druckbehälter
103 aufweisendes, im ganzen mit 104 bezeichnetes pneumatisches Druckglied
verstellbar ist. Das Innere des Druckbehälters 103 wird dabei in nicht dargestellter
Weise in Funktion einer Zustandsgröße, beispielsweise der Zylinderfüllung oder Maschinentemperatur
mit Druck beaufschlagt.
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In F i g. 2 ist mit 110 ein monostabiler Multivibrator bezeichnet.
Durch einen von einer Impulsvorrichtung 15 kommenden Triggerimpuls wird der Multivibrator
110 in seine instabile Lage gekippt und verbleibt in dieser Lage, bis sich
der während der stabilen Kipplage aufgeladene Kondensator 112 des im ganzen mit
113 bezeichnetes Steuergliedes auf einen vorbestimmten niedrigen Wert entladen hat.
Bei einer geeigneten Wahl der Zeitkonstante RC des Steuergliedes 113 ist
die durch dieses Glied bewirkte Verzögerungszeit angenähert umgekehrt proportional
der Triggerpulsfrequenz und damit der Maschinendrehzahl. Mit 114 ist eine
durch eine bei 117 angedeutete Maschinenwandung erwärmte Bimetallfeder dargestellt,
mittels der, wenn die Maschinentemperatur einen vorgegebenen Wert überschreitet,
dem Widerstand 115 ein Widerstand 116 parallel geschaltet wird. Hierdurch kann die
Zeitkonstante des Steuergliedes 113 und damit die Zündzeitpunktverzögerung in einer
gewünschten Weise stufenartig verändert werden. Mit Vorteil kann hier auch der Widerstand
115 als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet sein, der durch die Maschinenwärme
beeinflußt wird. Bestimmte Verbrennungsmotoren, beispielsweise Drehkolbenmotoren,
haben die Neigung, im Leerlauf zu überdrehen. Bei der vorliegenden Zündeinrichtung
kann die Drehzahlüberschreitung in besonders einfacher Weise dadurch verhindert
werden, daß die Multivibratorschaltung derart ausgelegt wird, daß ab einer vorbestimmten
Grenzdrehzahl die für den Aufbau des magnetischen Feldes zur Verfügung stehende
Zeit nicht mehr ausreicht, das Feld so weit aufzubauen, daß die bei dem nachfolgenden
Feldabbau im Zündstromkreis frei werdende Zündenergie bzw. Zündspannung die Funkenstrecke
zünden kann.