-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen
mit einer Zündspule, einem Anlaßmotor zum Anlassen der Brennkraftmaschine, einer
Gleichstromquelle zum Erregen der Zündspule und des Anlaßmotors, einem Stabilisierungswiderstand,
der in Serie mit der Zündspule und der Gleichstromquelle geschaltet ist, einem während
des normalen Betriebs offenen Anlaßschalter, der parallel zum Stabilisierungswiderstand
geschaltet .ist und geschlossen werden kann, um einen Stromkreis zum Erregen des
Anlaßmotors durch die Stromquelle zu schließen.
-
Bei Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen wird .im allgemeinen
die Batterie sowohl für die Zündung der Brennkraftmaschine als auch für den Antrieb
des Anlaßmotors verwendet. Durch den sehr starken Stromfluß während des Anlaßvorgangs
tritt jedoch an den Klemmen der Batterie ein sehr starker Spannungsabfall auf. Diese
Verringerung der Batteriespannung führt zu einer Herabsetzung der der Zündeinrichtung
zur Verfügung stehenden Spannung und somit zu einer verringerten Zündkerzenspannung,
was zu einem Aussetzen der Zündung bzw. zu Fehlzündungen führen kann. Derartige
Schwierigkeiten treten insbesondere beim Anlassen von Brennkraftmaschinen bei hohen
Luftfeuchtigkeiten bzw. niedrigen Temperaturen auf.
-
Zur Vermeidung des obengenannten Nachteils ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift
2 723 654), in den Eingangskreis der Zündspule einen Vorwiderstand zu schalten,
der während des Anlaßvorgangs kurzgeschlossen wird, so daß der Zündspule eine höhere
Spannung zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck ist ein Anlaßschalter mit einem beweglichen
und drei stationären Kontakten vorgesehen, wobei mit Hilfe von zwei stationären
Kontakten eine Stromzufuhr zum Anlaßmotor und mit Hilfe des einen stationären Kontakts
ein Kurzschließen des Vorwiderstandes erwirkt wird. Eine derartige Anordnung hat
jedoch den Nachteil, daß ein relativ komplizierter Anlaßschalter mit einem stationären
und drei beweglichen Kontakten vorgesehen werden muß, wobei dieser Schalter nicht
nur relativ groß und voluminös, sondern auch wegen seiner komplizierten Bauweise
relativ teuer ist. Ferner bedingt der unterschiedliche Kontaktbrand an den drei
stationären Kontakten eine ungleichmäßige Abnutzung der Kontaktflächen, so daß nach
einer längeren Benutzung einer derartigen Zündeinrichtung das gleichzeitige Inkontaktbringen
der drei stationären Kontakte mit dem beweglichen Kontakt nicht mehr gewährleistet
ist. Dies führt zu Störungen der Zündeinrichtung.
-
Ziel der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen
zu schaffen, die den obengenannten Nachteil nicht aufweist und die bei einer sehr
einfachen und unkomplizierten Bauweise ein zuverlässiges Kurzschließen des Vorwiderstandes
der Zündspule gewährleistet.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine zwischen dem
Stabilisierungswiderstand und dem Anlasserkreis angeordnete Halbleiterdiode vorgesehen
ist, die so gepolt ist, daß sie bei geschlossenem Anlaßschalter einen direkten Stromfluß
von der Gleichstromquelle zu der Zündspule ermöglicht und die bei geöffnetem Anlaßschalter
einen Stromfluß von der Gleichstromquelle über den Widerstand in den Anlasserkreis
verhindert.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden an Hand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung
Bezug genommen ist. Es zeigt F i g.1 eine Schaltbild einer Zündeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine, F i g. 2 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der in
F i g.1 dargestellten Einrichtung, F i g. 3 ein Schaltbild einer Zündeinrichtung
mit einem Transistor als Schaltelement und F i g. 4 ein Schaltbild einer anderen
Ausführungsform der in F ig. 3 gezeigten Einrichtung.
-
In F i g.1 ist eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine dargestellt;
die gezeigte Einrichtung hat eine Gleichstromquelle 1, beispielsweise einen in einem
Fahrzeug eingebauten Akkumulator, und eine allgemein mit 2 bezeichnete Zündspule
mit einer Primärwicklung 3, die über einen Stabilisierungswiderstand 4 mit der einen
Klemme, beispielsweise mit der positiven Klemme der Gleichstromquelle 1, verbunden
ist. Die negative Klemme der Gleichstromquelle liegt an Masse. Zwischen dem einen
Ende der Primärwicklung 3 und der Stelle des Massepotentials sind Unterbrecherkontakte
5 von herkömmlicher Art vorgesehen, die so angeordnet sind, daß sie durch einen
durch die Brennkraftmaschine angetriebenen (nicht gezeigten) Nocken geöffnet und
geschlossen werden können. Um zu verhindern, daß ein Lichtbogen nach dem Öffnen
der Kontakte gezogen wird, ist ein Löschkondensator 6 zu den Unterbrecherkontakten
6 parallel geschaltet. Die Zündspule 2 hat eine Sekundärwicklung 7, deren eines
Ende mit dem Widerstand 4 und deren anderes . Ende mit einer Zündkerze 8 verbunden
ist, die ihrerseits in geeigneter Weise innerhalb einer Brennkammer der (nicht gezeigten)
Brennkraftmaschine angeordnet ist.
-
Zum Anlassen der Brennkraftmaschine wird ein Anlaßmotor 9 mit der
positiven Klemme der Gleichstromquelle 1 über Arbeitskontakte 11 eines allgemein
mit 10 bezeichneten Relais verbunden. Das Relais 10 hat eine Erregerwicklung
12, die zwischen der positiven Klemme der Gleichstromquelle 1 und der Masse
über den handbetätigbaren Druckknopfschalter 13 geschaltet ist, durch den der Motor
9 eingeschaltet und damit die Brennkraftmaschine angelassen werden kann.
-
Eine Halbleiterdiode 14 ist vorgesehen, um den Widerstand
4 und den Schalter 13 in Parallelschaltung zu bringen, und so zu polen,
daß ein Strom von der Gleichstromquelle l zur Zündspule 2 über diese fließen kann.
-
Die vorangehend beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Beim Anlassen
der Brennkraftmaschine kann der Druckknopfschalter 13 geschlossen werden, so daß
die Erregerwicklung 11 des Relais 10 von der Gleichstromquelle 1 über
den nun geschlossenen Schalter 13 erregt wird. Die Erregung der Erregerwicklung
12 des Relais 10 veruisacht das Schließen der Kontakte 11, so daß ein Stromkreis
von der positiven Klemme der Gleichstromquelle 1 über die nun geschlossenen Kontakte
11 und den Motor 9 und zurück zur negativen Klemme der Gleichstromquelle geschlossen
wird, so daß der Motor angetrieben wird.
-
Wenn sich der Schalter 13 in seiner geschlossenen Stellung befindet,
fließt ein Strom von der Gleichstromquelle 1 durch den geschlossenen Schalter 13,
die Halbleiterdiode 14, die Primärwicklung 3 der
Zündspule 2 und
die geschlossenen Kontakte 5 und dann zur Gleichstromquelle, so daß die Primärwicklung
3 erregt wird. Wenn dieser Erregerstrom durch die Primärwicklung 3 durch das Öffnen
der Kontakte 5 an einer Zündstelle der Brennkraftmaschine unterbrochen wird, entsteht
eine Zündspannung an der Sekundärwicklung 7, so daß ein Zündfunke an der Zündkerze
8 entsteht, der zum Anspringen der Brennkraftmaschine führt.
-
Wenn beim Anlassen der Brennkraftmaschine der Stromkreis zur Speisung
des Anlaßmotors 9 geschlossen wird, so daß die Gleichstromquelle 1 Strom dem Anlaßmotor
zuführt, nimmt die Spannung an der Gleichstromquelle 1 infolge seines Innenwiderstandes
ab. Diese Spannung nimmt besonders stark ab, wenn die Brennkraftmaschine bei niedrigen
Umgebungstemperaturen angelassen wird. Dies ist dadurch bedingt, daß bei niedrigen
Temperaturen Schmieröl in der Brennkraftmaschine eine höhere Viskosität hat, wodurch
die Belastung des Anlaßmotors erhöht wird und damit der Eingangsstrom zu diesem
zunimmt, und daß bei der Verwendung eines Akkumulators als Gleichstromquelle 1,
je niedriger die Umgebungstemperatur, desto höher der Innenwiderstand desselben
ist.
-
Bei der dargestellten Anordnung wird beim Anlassen der Brennkraftmaschine
der Stabilisierungswiderstand 4 im Zündstromkreis über den geschlossenen Schalter
13 und die Diode 14 kurzgeschlossen, so daß der Primärwicklung der
Zündspule 2 ein ausreichender Strom zugeführt werden kann. Dies hat zur Folge, daß
jede Spannungsverringerung an der Stromquelle, wie vorangehend beschrieben, zu keiner
Verringerung in der Zünstromenergie führt.
-
Nachdem der Anlaßvorgang der Brennkraftrnaschine beendet und der Schalter
13 freigegeben worden ist, wird der Stromkreis zur Speisung des Anlaßmotors 9 unterbrochen,
wodurch der Widerstand 4 im Zündstromkreis wirksam wird. Der Abschluß des Anlaßvorgangs
hat jedoch zur Folge, daß die an der Gleichstromquelle verfügbare Spannung wieder
ihren normalen, ausreichend hohen Wert annimmt. Hierdurch wird gewährleistet, daß
die Zündeinrichtung der Zündkerze 8 eine ausreichend große Zündstromenergie liefert.
-
Da die Halbleiterdiode 14 so gepolt ist, daß der Strom von
der Gleichstromquelle 1 zur Primärwicklung 3 der Zündspule 2, wie vorangehend beschrieben,
fließen kann, verhindert die Diode, daß das Relais 10 von der Gleichstromquelle
1 über den Widerstand 4 von neuem erregt wird, nachdem der Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine
abgeschlossen worden ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird daher verhindert,
daß der Anlaßmotor 9 durch die Gleichstromquelle 1 angetrieben wird. Dies verhindert,
daß ein (nicht gezeigtes) mit dem Anlaßmotor gekuppeltes Ritzel mit dem Zahnkranz
in Eingriff kommt, wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist. Auf diese Weise werden
das Ritzel und der Zahnkranz nicht beschädigt.
-
Der Stabilisierungswiderstand 4 ist gewöhnlich mit der Primärwicklung
der Zündspule aus dem nachstehend näher beschriebenen Grund in Reihe geschaltet.
-
Im allgemeinen soll die Zündspule einen kurzen Zeitraum zwischen dem
Zeitpunkt, an welchem der Gleichstromfluß durch die Primärwicklung unterbrochen
ist, und dem Zeitpunkt haben, an welchem wieder ein ausreichender Strom durch die
Primärwicklung fließt, um die Zündeigenschaften beim Betrieb der Brennkraftmaschine
mit hohen Drehzahlen zu verbessern. Zu diesem Zweck soll der Stromkreis mit der
Primärwicklung eine geringe Zeitkonstante haben, welche durch L/R ausgedrückt ist,
wobei R und L einen ohmschen Widerstand bzw. eine Induktivität im Stromkreis darstellen.
Deshalb ist zur Verringerung dieser Zeitkonstante entweder eine Abnahme im Widerstand
R oder eine Erhöhung in der Induktivität L erforderlich. Jedoch führt die Erhöhung
des Widerstandes R zu einer Abnahme des durch die Primärwicklung fließenden Stroms
und damit zur Verringerung der Zündstromenergie. Aus diesem Grund wird die Induktivität
im allgemeinen niedrig gewählt.
-
Wenn bei in der vorangehend beschriebenen Weise gewählten Schaltungselementen
R und L ein ausreichender Strom durch die Primärwicklung der Zündspule zur Zündung
fließt, wird die letztere überhitzt, vorausgesetzt, daß die Primärwicklung einen
hohen Widerstand hat. Unter diesen Umständen besteht bei der Erzeugung einer hohen
Zündspannung über die Zündspule die Gefahr eines dielektrischen Durchschlags in
der Zündspule. Um diesen dielektrischen Durchschlag der Zündspule zu vermeiden,
ist es allgemein üblich, die Primärwicklung aus einem dicken Leiter herzustellen,
um seinen Widerstand zu verringern und den Stabilisierungswiderstand 4 mit
der Primärwicklung zum Ausgleich in Reihe zu schalten. Auf diese Weise kann der
Kreiswiderstand R auf einem bestimmten Wert gehalten werden.
-
F i g. 2 zeigt eine Anordnung, die der in F i .g.1 dargestellten ähnlich
ist, mit der Ausnahme, daß eine Halbleiterdiode 4 in einen Stromkreis geschaltet
ist, in dem sich ein Widerstand 4 in Parallelschaltung zu dem Arbeitskontakt
11 statt zum Anlaßschalter 13 befindet, wie in F i g.1 gezeigt. Die Anordnung nach
F i g. 2 arbeitet daher im wesentlichen in der gleichen Weise wie die nach F i g.
1.
-
In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der ein Transistor in einem Zündstromkreis verwendet wird. Wie in F i g. 3 gezeigt,
ist ein allgemein mit 15 bezeichneter pnp-Transistor in der Weise in den Zündstromkreis
geschaltet, daß seine Kollektorelektrode mit der Primär- und der Sekundärwicklung
3 bzw. 7 einer Zündspule 2 verbunden ist und seine Emitterelektrode mit der Verbindungsstelle
des Stabilisierungswiderstandes 4
und der Halbleiterdiode 14 verbunden ist.
Die Basiselektrode des Transistors 15 ist mit dem Bezugspotentialpunkt über einen
Basiswiderstand 16 und Unterbrecherkontakte 5 verbunden. Deshalb ist die Primärwicklung
der Zündspule 2 direkt mit dem Bezugspotentialpunkt verbunden. Die übrige Anordnung
ist im wesentlichen gleich der in F i g. 1 dargestellten. Bei Anlassen der Brennkraftmaschine
wird der Stabilisierungswiderstand 4 in der gleichen Weise, wie vorangehend in Verbindung
mit F i g. 1 beschrieben, kurzgeschlossen. Dies verursacht, daß die Gleichstromquelle
1 einen ausreichenden Basisstrom an den Transistor 15 liefert, um den Widerstand
zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode auf einen ausreichend niedrigen
Wert herabzusetzen, damit eine ausreichend hohe Spannung an die Primärwicklung 3
der Zündspule 2 gelegt werden kann.
-
Die Unterbrecherkontakte 5 werden aufeinanderfolgend geöffnet und
dann geschlossen, wodurch der
Leitungszustand des Transistors 15
gesteuert wird, sm daß eine Zündspannung über die Sekundärwicklung 7 der
Zündspule 2 erzeugt wird, die den Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
-
Wenn ein Transistor in der in Fi g. 3 gezeigten Anordnung verwendet
wird, kann durch -diesen ein ausreichender starker Basisstrom fließen, so. daß der
Widerstand seines Emitter-Kollektor-Weges ausreichend gering wird, vorausgesetzt,
daß die an der Gleichstromquelle verfügbare Spannung einen nicht verringerten Wert
hat. Unter diesen Umständen verursacht kein Kurzschließen des Stabilisierungswiderstandes
4, daß der Widerstand des Emitter-Kollektor-Weges des Transistors 15 beim Anlassen
der Brennkraftmasehine höher wird. Es wird daher der Zündspule 2 keine ausreichend
hohe Spannung zugeführt, was zu einem Aussetzen der Zündkerze oder zu einer Fehlzündung
führt.
-
Obwohl F i g. 3 einen pnp-Transistor darstellt, kann natürlich ein
npn-Transistor ebenfalls verwendet werden, wobei die Polarität verschiedener Elemente
gegenüber der in F i g. 3 dargestellten umgekehrt ist. F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung eines npn-Transistors 17.
-
Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die Ziele der Erfindung durch
die Verwendung einer Halbleiterdiode erreicht worden sind, die zum Kurzschließen
eines mit einer Primärwicklung einer Zündspule in Reihe geschalteten Stabilisierungswiderstandes
beim Anlassen der Brennkraftmaschine dient. Es ist lediglich erforderlich, zusätzlich
eine Halbleiterdiode bei den gegenwärtig vorhandenen Zündvorrichtungen zu verwenden,
was eine außerordentlich einfache Bauform ergibt. Außerdem arbeitet, da die Diode
für mechansiche Schwingungen unempfindlich ist, die Zündeinrichtung nach der Erfindung
bei mechanischen Schwingungen im wesentlichen störungsfrei.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese beschränkt, sondern kann innerhalb ihres
Rahmens beliebige Abänderungen erfahren. Zum Beispiel kann ein Halbleiterschaltelement,
wie ein Schalttransistor, an Stelle des Relais 10 verwendet werden.