DE1259642B - Kondensatorzuendanlage fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02p

Deutsche Kl.: 46 c3 -16

Nummer: 1259 642

Aktenzeichen: G 27817 VIII c/46 c3

Anmeldetag: 28. August 1959

Auslegetag: 25. Januar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch eine einzige Niederspannungsbatterie gespeiste Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen, bei der der Speicherkondensator durch den mittels eines Wechselstromgenerators erzeugten und durch eine Halbleiterdiode gleichgerichteten Strom aufgeladen und durch eine Thyratronröhre gesteuert direkt über die Zündkerzen entladen wird, wobei das Steuergitter der Thyratronröhre mit den Zündunterbrecherkontakten derart in Reihe geschaltet ist, daß bei xo geöffneten Unterbrecherkontakten die Thyratronröhre leitend ist, wodurch der Kondensator über die Zündkerzen entladen wird,

Bei bekannten Zündanlagen werden mit niedriger Frequenz arbeitende Wechselstromgeneratoren verwendet. Da für das Zünden von Niederspannungszündkerzen, die mit Spannungen zwischen 1500 und 2500 Volt arbeiten, Impulse wesentlich höherer Energie erforderlich sind als für das Zünden normaler Zündkerzen, bei denen Spannungen von 20 000 bis 30 000 Volt verwendet werden, ergeben sich große Abmessungen des Wechselstromgenerators, der also gewichtsmäßig und konstenmäßig sehr aufwendig ist. Es ist zwar die Verwendung eines Transistoroszillatorkreises zum Aufladen des Kondensators bekannt, wobei jedoch eine Hilfsbatterie zur Steuerung der Basis eines Transistors erforderlich ist. Auch dies ist nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gewicht und damit die Kosten einer Anlage der eingangs erwähnten Art zu verringern.

Die Erfindung besteht darin, daß der Wechselstromgenerator als Hochfrequenz-Transistoroszillator ausgebildet ist, daß die Halbleiterdiode ein Siliziumgleichrichter ist und daß als Zündkerzen Nieder-Spannungszündkerzen vorgesehen sind. Der Hochfrequenz-Transistoroszillator hat ein verhältnismäßig geringes Gewicht und ist mit geringem Kostenaufwand herstellbar.

An Hand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen darstellt, wird die Erfindung näher ererläutert.

Die Zündanlage ermöglicht das periodische Zünden einer Zündkerze 10, deren eine Klemme mit einem Leiter 12 verbunden und deren andere Klemme über einen Leiter 14 geerdet ist. Der Leiter 12 enthält einen üblichen, nicht dargestellten Verteiler, um mehrere Zündkerzen zu versorgen. Die Zündkerze 10 wird mit niedrigen Spannungen, beispielsweise 1500 bis 2500VoIt, gezündet und ist daher als Niederspannungszündkerze ausgebildet.

Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

General Motors Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,

1000 Berlin 19, Bolivarallee 9

Als Erfinder benannt:

Brooks Harmon Short, Anderson, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. September 1958
(760 699)

Der Zündkreis wird mit Energie von einem Transistoroszillatorkreis 16 versorgt, dessen Ausgang der Primärwicklung 22 eines Eisenkerntransformators 20 zugeleitet wird. Die Sekundärwicklung 18 hat eine größere Windungszahl als die Primärwicklung, um eine bestimmte Spannungserhöhung im Transformator zu erhalten. Die Primärwicklung 22 hat eine Mittelanzapfung 24, die geerdet ist. Der Transformator 20 hat ferner eine Tertiärwicklung 26 mit einer Mittelanzapfung 28.

Der Transistoroszillatorkreis 16 enthält zwei Transistoren 30 und 32. Jeder Transistor hat eine Basiselektrode b, eine Emitterelektrode e und eine Kollektorelektrode c. Die Emitterelektroden sind über Widerstände 36 bzw. 38 mit einem Anschlußpunkt 34 verbunden, von dem ein Leiter 40 über einen Anschlußpunkt 42 zur einen Seite eines Zündschalters 43 führt. Die andere Seite des Zündschalters 43 ist mit einer geerdeten Batterie 44 verbunden. Der Anschlußpunkt 42 ist mit der Mittelanzapfung 28 der Tertiärwicklung 26 des Transformators 20 verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren 30 und 32 sind mit je einem Ende der Tertiärwicklung 26 über Widerstände 46 bzw. 45 verbunden. Ein Widerstand 47 liegt zwischen Anschlußpunkten 48 und 49, die mit der Kollektorelektrode bzw. der Basiselektrode des Transistors 30 verbunden sind. Die Kollektorelektroden der Transistoren 30 und 32 sind über Leiter 50 bzw. 52 an je ein Ende der Primärwicklung 22 des Transformators angeschlossen.

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an den Leiter 99 angeschlossen, während ihre Anode über einen Leiter 124 unmittelbar geerdet ist. Das Steuergitter dieser Röhre ist über einen Leiter 126 und einen Widerstand 128 mit der Sekundärwicklung 114 des Transformators 110 verbunden.

Zum Anlassen der Maschine werden die Schalter 43 und 72 geschlossen. Über den Schalter 72 wird dann die Relaisspule 71 erregt, um die Kontakte 66, 69 und 70 zu schließen. Über den Kontakt 70 wird

Die Sekundärwicklung 18 des Transformators 20 hat eine Mittelanzapfung 54, von der ein Leiter 55 abgeht. Vom oberen Ende der Sekundärwicklung 18 geht ein Leiter 56 ab. Vom unteren Ende der Sekundärwicklung 18 geht ein Leiter 57 zu dem unteren Kontakt 58 eines Relais 60, zu dessen oberen Kontakt 63 der Leiter 55 führt. Das Relais 60 hat einen Anker 62, den eine Feder 62 a bei nicht erregter Relaisspule 64 gegen den Kontakt 63 in Anlage hält.

Die Relaisspule 64 liegt zwischen Erde und einem io der Anlassermotor 76 und über den Kontakt 66 Leiter 65, der zu einem Kontakt 66 eines Motor- Relaisspule 64 erregt. Die erregte Relaisspule 64 veranlasserrelais 67 führt, das zwei weitere feste Kon- anlaßt die Berührung des Ankers 62 mit dem Kontakte 69, 70 und einen beweglichen Kontaktarm 68 takt" 58 und des Ankers 80 mit dem Kontakt 81. Die hat. Der Kontaktarm 68 liegt normalerweise nicht an gesamte, in der Sekundärwicklung 18 erzeugte Spanden festen Kontakten 66, 69 und 70, wird aber gegen 15 nung erscheint somit zwischen den Anschlußpunkten diese bewegt, wenn die Spule 71 des Relais 67 erregt
wird. Die geerdete Spule 71 kann über einen Anlaßschalter 72, einen Leiter 73, einen Anschlußpunkt 74
und den Zündschalter 43 mit der Batterie 44 verbunden werden. Der Leiter 73 ist an das eine Ende
eines Potentiometers 75 angeschlossen. Vom Relaiskontakt 70 führt ein Leiter 77 zu einem geerdeten
Anlassermotor 76. Der feste Kontakt 69 des Relais
67 ist über einen Leiter 78 mit einem Anschlußpunkt

87 und 58, während die Spannung zwischen der Anzapfung 84 und dem geerdeten Ende des Potentiometers 75 der Primärwicklung 112 des Transformators 110 aufgedrückt wird. Bei Erregung des Anlassermotors 76 werden also die Anker 62 und 80 so bewegt, daß die Erregung gewisser Teile des Zündkreises erhöht wird. Dadurch wird in diesem eine Kompensation des durch die Erregung des Anlassermotors 76 bedingten Spannungsabfalls der Batterie 44 erreicht. Bei laufender Maschine befinden sich die Relaisanker 62 und 80 jedoch in der gezeichneten Lage und leiten die normalen Spannungen zu den zugeordneten Kreisen.
Das Schließen des Zündschalters 43 verbindet die

79 in der Erregerleitung der Spule 71 verbunden.

Die Spule 64 des Relais 60 steuert die Bewegung
eines Ankers 80, der gegen feste Kontakte 81 und 82
anschlägt. Durch eine Feder 83 wird der Anker normalerweise gegen den Kontakt 82 gedruckt. Bei
Erregen der Spule 64 wird der Anker 80 gegen den 30 Batterie 44 mit dem Anschlußpunkt 34, so daß der Kontakt 81 bewegt, während der Anker 62 gegen den Transistor 30 von der Emitter- zur Kollektorelek-Kontakt 58 bewegt wird. Die Kontakte 81 und 82 trode leitend wird. Dieser Strom fließt durch die eine sind mit Anzapfungen 84 bzw. 85 des Potentiometers Hälfte der Primärwicklung 22 und den Widerstand 36 75 verbunden, dessen Enden am Leiter 73 bzw. an und baut einen Magnetfluß im Kern des Transfor-

Erde liegen.

Der Anker 62 des Relais 60 ist elektrisch über einen Leiter 86 mit einem Anschlußpunkt 87 verbunden. Der Leiter 56 ist über einen Anschlußpunkt 88 mit einem Leiter 89 verbunden. Zwischen dem An-

mators auf. Dieser Strom wächst in einem Ausmaß, das durch den Gesamtwiderstand des Kreises und die Selbstinduktanz der einen Hälfte der Primärwicklung bestimmt ist. Der Magnetfluß im Kern bedingt eine entsprechende Spannung in der Tertiärwicklung 26

schlußpunkt 88 und einem Anschlußpunkt 91 liegt 4° des Transformators 20. Diese sperrt den bisher

leitenden Transistor 30 und macht den Transistor 32 leitend. Dann fließt der Strom durch die diesem zugeordneten Hälfte der Primärwicklung 22. Der Aufbau des Stroms ist wieder zeitlich eine Funktion der 94 und zwischen den Anschlußpunkten 87 und 93 45 gleichen Größen, nämlich Widerstand und Induktiviein zweiter Kondensator 35 vorgesehen. Die pn- tat der Primärwicklung. Erreicht der Strom einen Silkiumgleichrichter haben bei Stromdurchgang bestimmten Wert, so schaltet die Tertiärwicklung die

Transistoren um, so daß der Transistor 30 wieder leitend wird. Der Transistoroszillatorkreis 16 arbeitet

em pn-Siliziumgleichrichter 90, während zwischen dem Leiter 89 und einem Anschlußpunkt 93 ein zweiter pn-Siliziumgleichrichter 92 liegt. Zwischen den Anschlußpunkten 91 und 87 ist ein Kondensator

einen nur geringen Spannungsabfall.

Ein pn-Siliziumgleichrichter 96 ist zwischen dem Anschlußpunkt 91 und einer Induktivität 97 angeordnet, deren anderes Ende mit Anschlußpunktenil? und 98 in Verbindung steht. Vom Anschlußpunkt 98 gehen Leiter 99 und 100 ab. Der Leiter 100 führt über einen Speicherkondensator 102 zu einem Anschlußpunkt 104 des Leiters 12 und zu einem Anschlußpunkt 106, an den ein Leiter 108 zum Anschlußpunkt 93 angeschlossen ist. Ein Transistormotor 110 hat eine mit dem Anker 1 verbundene Primärwicklung 112 und eine mit dem

somit als selbsterregter Wechselstromgenerator mit einer Frequenz, die in der Nähe von 2OkHz liegt. Der Transistoroszillatorkreis versorgt die Primärwicklung 22 mit einer Wechselspannung, die durch den Transformator erhöht an den Enden der Sekundärwicklung 18 erscheint. Dieser Kreis kann als astabiler Multivibratorkreis bezeichnet werden.

Die Wechselspannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 18 wird durch die Siliziumdioden 90 und 92 gleichgerichtet. Die Verbindung der

Anschlußpunkt 117 verbundene Sekundärwicklung 60 Siliziumdioden mit dem Transformator und den

114. Ein Anschlußpunkt 116 an dem Leiter- der Primärwicklung ist mit der einen Seite von Unterbrecherkontakten 118 verbunden, die über einen Nocken 120 synchron mit der Brennkraftmaschine betätigt werden. Sie bilden ein Teil einer Zündverteileranlage und sind an ihrem anderen Ende geerdet. Ein elektronischer Schalter in Gestalt einer gasgefüllten Thyratronröhre 122 ist mit ihrer Kathode

Kondensatoren 94 und 95 stellen eine Spannungsverdopplerschaltung dar, deren Gleichspannung zwischen den Anschlußpunkten 91 und 93 erscheint und das Zünden der Zündkerze 10 veranlaßt. Sind die Unterbrecherkontakte 118 geschlossen, so fließt der Strom durch die Primärwicklung 112 des Transformators 110 zur Erde, und es fließt auch ein Strom durch die Induktivität 97 und den Speicher-

kondensator 102, um den Speicherkondensator aufzuladen. Dieser Kreis geht vom Anschlußpunkt 91 über die Siliziumdiode 96, die Induktivität 97, den Speicherkondensator 102, den Anschlußpunkt 104 und den Leiter 108 zum Anschlußpunkt 93. Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten werden also ein Strom in der Primärwicklung 112 und eine Ladung des Speicherkondensators 102 erreicht. Öffnen sich die Unterbrecherkontakte 118, so wird in der Sekundärwicklung 114 des Transformators 110 eine hohe Spannung solcher Polarität induziert, daß die Thyratronröhre 122 im Sinne des leitfähigen Zustandes belastet wird. Über die leitende Thyratronröhre 122 entlädt sich der Speicherkondensator 102 über die Zündkerze 10. Dieser Kreis geht vom oberen Ende des Speicherkondensators 102 über den Anschlußpunkt 98, die Thyratronröhre 122, die Zündkerze 10 und den Leiter 12 zum Anschlußpunkt 104. Der Speicherkondensator 102 wird auf eine Spannung von 1500 bis 2500 Volt aufgeladen, die beim Entladen des Speicherkondensators 102 ausreicht, um die Zündkerze 10 zu zünden.

Der beschriebene Kreis ist hochwirksam, da die pn-Siliziumgleichrichter gegenüber anderen Gleichrichtern einen sehr geringen Spannungsabfall haben. Ferner haben die Transistoren des Transistoroszillators keine bewegten Teile, so daß die Kraftquelle keinem Verschleiß unterliegt, wie Vibratoren od. dgl. Ferner ist von Vorteil, daß die Transistoren mit der in Kraftfahrzeugen üblicherweise verfügbaren geringen Spannung von 12 Volt arbeiten können und dabei im Gegensatz zu bekannten Bauarten mit hohen Frequenzen arbeiten, so daß die Größe des Transformators 20 wesentlich verringert werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Durch eine einzige Niederspannungsbatterie gespeiste Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen, bei der der Speicherkondensator durch den mittels eines Wechselstromgenerators erzeugten und durch eine Halbleiterdiode gleichgerichteten Strom aufgeladen und durch eine Thyratronröhre gesteuert direkt über die Zündkerzen entladen wird, wobei das Steuergitter der Thyratronröhre mit den Zündunterbrecherkontakten derart in Reihe geschaltet ist, daß bei geöffneten Unterbrecherkontakten die Thyratronröhre leitend ist, wodurch der Kondensator über die Zündkerzen entladen wird, dadurch gekenn^ zeichnet, daß der Wechselstromgenerator als Hochfrequenz-Transistoroszillator ausgebildet ist, daß die Halbleiterdiode ein Siliziumgleichrichter ist und daß als Zündkerzen Niederspannungszündkerzen vorgesehen sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 951 584;

   französische Patentschriften Nr. 942402,
   453, 1137 949, 1170 981;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 847 489;

   »Electronique Industrielle« (1957), März/April,
   S. 2 bis 6.

   Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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