DE1464011A1 - Zuendanordnung fuer einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Zuendanordnung fuer einen Verbrennungsmotor

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Description

Ι-ΙΘΓΟβΠ ^:ττ
'·»·«»■·»■'· Telefon: »«81
Fernschreiber: 2-161667 a dpe d
< P 14 64 011.0 Meine Akte: ΡΗ.2όΓ.
N.V.Philips1 Gloeilampenfabrieken
U64011
"Zündanordnung für einen Verbrennungsmotor"
Die Erfindung feezieht sich auf eine Zündanordnung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Transistor, einer Stromquelle, einem Transformator, dessen Primärwicklung im Emitter-Kollektor-Kreis des genannten Transistors liegt, einem Emitter-Ba- ( sis-Kreis, durch den der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors normalerweise im gesperrten Zustand gehalten wird, und einem durch einen den Zündzeitpunkt bestimmenden Mechanismus gesteuerten Impulsgenerator, durch den die Basis-Emitter-Strecke des Transistors plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert und sein Emitter-Kollektor-Kreis stark leitend gemacht wird, so daß im wesentlichen die ganze Spannung der Stromquelle an die Primärwicklung des Transformators gelegt und ein hoher Spannungsimpuls über dessen Sekundärwicklung erzeugt wird.
Mit Transistoren bestückte Fahrzeugmotorzündsysteme sind bekannt und können von zwei örundtypen ain: Das eine, in dem ein einziger Zündfunke erzeugt wird, wie es in der USA-Patentschrift' 2 966 615 beschrieben ist, während das andere vom Mehrfunkentyp ist, wie es in der USA-Patentschrift 2 898 392 beschrieben ist.
Ein allgemeiner Nachteil der mit Transistoren bestückten Zündsysteme ist der Spannungsabfall, der beim Anlassen des Motors auftritt, und der Spannungsabfall bei höheren Motorgeschwindigkeiten, wenn nur eine ungenügende Zeit für den Stromaufbau ia Induktor zur Verfugung steht.
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In den Zündsystemen mit einer Kippschaltung vom magnetischen Induktionstyp, wie in der USA-Patentschrift 2 889 392 dargestellt, ist das Anfangen der Wirkung des funkenerzeugenden Oszillators von der Amplitude der durch magnetische Induktion induzierten Spannung abhängig. Diese Änderung der Spannungsamplitude kann zum Liefern einer selbsttätigen Zündzeitpunktseinstellung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verwendet werden, aber Änderungen im Induktionsspalt können zu einer unregelmäßigen Einstellung der Funkenentladung im einen Zylinder in bezug auf die Funkenentladung in einem anderen Zylinder eines Mehrzylindermotors führen.
Die Erfindung bezweckt daher, ein Zündsystem zu schaffen, bei dem die Funkenspannung beim Anlassen des Motors im wesentlichen nicht abfällt.
Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift 1 o99 268 eine Zündeinrichtung bekannt, die einen Transistor enthält, in dessen Kollektorkreis die Primärwicklung eines Transformators eingeschaltet ist; dieser Transistor ist jedoch normalerweise 3eitend, da seine Basis über einen Widerstand an der Kollektorspannung liegt. Auch hierbei ist die ständige Belastung der JBatterie nachteilig.
Auch ist es bekannt, zur Steuerung des Zündzeitpunktes Halleffekthalbleiter zu verwenden, so z.B. aus der deutschen Patentschrift 958 971.
Die geschilderten Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Zündanordnung dadurch behoben, daß der den Zündzeitpunkt bestimmende Mechanismus ein JBrückennetzwerk enthält, in dessen zwei Zweigen Halleffekthalbleiter vorgesehen sind, die nebeneinander angeordnet und nacheinander einem sich bewegenden
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Magnetfeld ausgesetzt sind, das die Brücke abwechselnd in der einen oder in der anderen Richtung außer Gleichgewicht bringt und eine Spannungsänderung erzeugt, durch die der Impulsgenerator ausgelöst und die Basis-Emitter-Strecke des !Transistors plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert wird.
Sie Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Schaltbild des Teiles des Zündsystems gemäß der Erfindung.
flg. 2 zeigt eine Wellenform der Kippspannung, die zum Auslösen der Funkenentladung verwendet wird.
In der Zeichnung stellen 1 und 2 die positive und die negative Klemme der Batterie dar mit einer Spannung von z.B. 12 V. Die Basis eines ersten Transistors 11 ist durch einen Transformator 5 regenerativ mit dem Emitter verbunden. Mittels eines Spannungsteilere 3, 7, 8 wird Basisvorspannung zugeführt und durch einen Kondensator 4 stabilisiert.· Der Transi8torkreis ist selbstschwingend, und eine lertiärwieklung 6 auf dem Kern des Transformators 5 führt die durch den Transistor 11 erzeugten Schwingungen einem Gleichrichtersystem mit den Dioden 9 und 1o und dem Kondensator 12 zu, über dem eine Gleichspannung von etwa 5o Y erzeugt wird, wobei die Klemme 31 positiv ist gegenüber der geerdeten Klemme 4o. Der Kondensator 12 muß eine genügend große Kapazität haben, um die Spannung während mehrerer Funkenentladungen aufrechtzuerhalten, wenn keine weitere Aufladung durch den Umwandler zugeführt wird; dieser Zustand kann beim Anlassen des Motors auftreten.
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Eine gegenüber der Klemme 4o positive Spannung, die durch das Widerstandsteilnetzwerk 13, 14, 17 bestimmt wird, wird dem Emitter des Transistors 2o zugeführt. Die Größe dieser Spannung hängt von dem Zustand des veränderbaren Widerstandes 13 ab, der durch das Gaspedal gesteuert wird, damit eine weniger positive Spannung am Emitter des Transistors 2ο entsteht, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird. Die Spannung an der Basis des Transistors 2ο wird zuerst durch die Widerstände 15* 36, 38 und den Widerstandswert des Halleffekthalbleitere 33» 37 bestimmt und ist derart, daß der Transistor 2o normalerweise gesperrt ist. Der Kondensator 16 wirkt wie eine ImpulsSpannungsverschiebung. Die Diode 42 sorgt dafür, daß der Transistor 2o und das zugehörige Schaltwerk nur einen einzigen Impuls erzeugt, wobei der Rückkehrimpuls durch die Diode gesperrt wird, so daß eine Sperrsohwingung nicht stattfindet. Die Widerstände 15 und 17 und die Diode 23 sind mit der Klemme 1 verbunden, so daß, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, dem Transistor 2o keine Spannung zugeführt wird und keine ungewollten Impulse erzeugt werden. Außerdem ist die Strombelastung des Kondensators 12, wenn der Motor abgeschaltet ist, entfernt.
Die Kollektorelektrode des Transistors 2o ist über die Primärwicklung des Transformators 25 und das Parallelnetzwerk 43, 44 mit der Klemme 4o verbunden. Der durch den Kondensator 43 überbrückte Widerstand 44 ist derart gewählt, daß er den Ruhestrom des Transistors 2ο auf einen geeigneten Wert beschränkt. Eine positive Spannung, die im wesentlichen gleich der Speisespannung, nSmlich 5o T, ist, wird durch die Primärwicklung des Transformators 25 und einen Teil einer Induktionsspule 3o der Basis des Transistors 26 zugeführt. Der Kollektor des Transistors 26 ist mit der geerdeten Klemme 4o verbunden. Der Emitter des Transistors 26 ist über den Parallelkreis des Widerstandes 28 und
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des Kondensators 27 und der Spule 3o mit der positiven Klemme 31 verbunden. Die Hemmen 31» 32 können mit den Klemmen der Primärwicklung der Zündspule des Motors verbunden werden. Sa die Basis des Transistors 26 im wesentlichen auf der Spannung des Emitters liegt, ist der Transistor normalerweise gesperrt.
Die Diode 29 wirkt wie eine Dämpfungsdiode für die Transformatoren 25, 3o. Die Diode 22 richtet die erste Impulsspannung im Transformator 24 gleich, um den Kondensator 39 negativ aufzuladen, welche Spannung die Vorspannung des Transistors 2o beeinflußt, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Wirkungsweise des Zündkreises ist folgende. Wenn den Klemmen 1, 2 eine Spannung von z.B. 12 V mittels des Zündschalters zugeführt wird, erzeugt der Transistor 11 Schwingungen, die durch die Dioden 9, 1o gleichgerichtet werden und eine Spannung von z.B. 5o Y mit der beschriebenen Polarität über dem Kondensator 12 erzeugen. Da eine Umwandlerspeisequelle verwendet wird, kann das System für viele Akkumulatorspannungen verwendet werden, da nur der Umwandlerkreis zu ändern ist, während der Zündkreis für alle normal ist.
Dem Transistor 2ο wird eine Emitterspannung zugeführt, die etwas negativ ist gegenüber der positiven Klemme/12-V-Quelle, deren wirkliche Spannung durch den Zustand des veränderbaren Widerstandes 13 bestimmt wird, der durch das Graspedal gesteuert wird, um eine Spannung zu liefern, die sich in einer negativen Richtung ändert, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird. Die Basisvorspannung des Transistors 2o wird durch die Tranaistoren 15, 36,38 und die Halleffekthalbleiter 33, 37 bestimmt und ist derart, daß der Transistor normalerweise gesperrt ist, wenn den
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Halbleiterelementen 33» 37 keine magnet!ache Vorspannung zugeführt wird. Eine drehende Scheibe 34 ist mit Dauermagneten 35 -versehen, die, bei drehender Scheibe, nacheinander dem Element 33 und dem Element 37 ein bewegendes Feld zuführen, so daß die Basisspannung des !Transistors 2o zuerst positiv wird, infolge des zugenommenen Widerstandes des Elementes 33» und dann negativ, infolge der darauffolgenden Zunahme des Widerstandes des Elementes 37, wobei der Widerstand des Elementes 33 wieder normal geworden ist. Sa das durch die Widerstände 15, 36, 38 um die Elemente 33, 37 gebildete Netzwerk derart gewählt ist, daß der Transistor 2o normalerweise gesperrt ist, werden die Unterschiede in den Spalten zwischen den Elementen und den einzelnen Magneten 35 die Zeitpunkteinsteilung der Zündimpulse nicht beeinflussen, da die Elemente ebenfalls durch die Spalte beeinflußt werden. Obwohl das Schaltbild die Elemente 33 und 37 voneinander entfernt darstellt, sind sie in Wirklichkeit unmittelbar bei einander. Die Zunahme des Widerstandes der Elemente 37 ist ausreichend, um die Basisvorspannung des Transistors 2o auf den Funkt herabzusetzen, in dem eine regenerative Stromleitfähigkeit stattfindet infolge der durch den Transformator 19 gelieferten Spannungsrückkopplung.
Der im Transistor 2o fließende regenerativ erzeugte Kollektorstrom erzeugt einen Spannungsimpuls im Transformator 25, der wie ein negativer Impuls der Basis des normalerweise gesperrten Leistungstransistors 26 zugeführt wird, um ihn plötzlich sehr leitfähig zu machen. Ein Emitterstrom, in der Größenordnung von einigen Ampere, fließt im Transistor 26, da die volle Spannung der Energiequelle über dem Transistor und dem in Reihe zu ihm liegenden Teil der Wicklung des Transformators 3o erscheint. Eine erhöhte Spannung von z.B. 2oo V erscheint zwischen den Klemmen 31, 32 und wird der Primärwicklung des Zündtransformators zugeführt, um die hohe Sekundärspannung für die Zündung zu erzeugen.
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Obwohl im Ausführungsbeispiel der Erfindung die Spule 3o als gesondertes Element dargestellt ist, das eine hohe Spannung der Primärwioklung des Zündtransformators zuführt, ist es auch möglich, daß die Spule 3o der Zündtransformator selbst ist, der, wenn dies der Fall ist, selbstverständlich dazu ausgebildet werden muß. Infolge der Tatsache, daß die Spannung plötzlich der Primärwicklung der Zündspule zugeführt wird, ist die Zeit für den Stromaufbau derart kurz, daß es bei höherer Motordrehzahl kein Faktor wird.
Der über den Seil des Transformators 3o erzeugte Spannungsimpuls wird über den Kondensator 24 der Diode 22 zugeführt, um eine Spannung am Kondensator 39 zu erzeugen, die gegenüber der Klemme 38 negativ ist. Diese Spannung nimmt negativ zu mit der Impulsfrequenz, d.h. Drehzahl, da der Kondensator 39 gegenüber dem Kondensator 24 groß ist und als selbsttätige Vorzündung wirkt, da er die positive Vorspannung an der Basis des !Transistors 22 herabsetzt. Der Einbau dieses Kreises macht die Verwendung eines Fliehkraftreglers überflüssig.
In Fig. 2 stellt 41 die Widerstandsänderung des Elementes 33 dar und ebenso die Wellenform der der Basis des Transistors 2o zugeführten Spannung, und die gestrichelten Linien zeigen den Inderungsbereich des Sperrpunktes des Basisstromes dieses Transistors infolge der Änderung der durch die Diode 22 und den Kondensator 39 mit Änderung der Motordrehzahl zugeführten Spannung.
Durch geeignete Anordnung der Pole der Magnete 35 kann eine weitere selbsttätige Vorzündung bei Zunahme der Drehzahl geschafft werden, um die Wirkung der Steuerung des Gaspedale des
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veränderbaren Widerstandes 13 derart aufzuheben, daß zuerst das Niederdrücken des Gaspedals den Zündimpuls verzögert, aber, wenn die Motordrehzahl bis auf einen normalen Wert zugenommen hat, die Verzögerung durch die durch die Polanordnung gelieferte Beschleunigung aufgehoben wird. Die Anzahl der erforderlichen Pole ist von der Anzahl der Zylinder des Motors abhängig, ebenso die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 34 gegenüber der Kurbelwelle des Motors.
Erwünschtenfalls kann der monostabile Oszillator mit dem !Transistor 2o durch einen mit Transistoren bestückten bistabilen Multivibratorkreis oder eine andere geeignete impulserzeugende Quelle ersetzt werden, oder ein mechanisches Zeitpunktsystem, d.h. Unterbrecherkontakte, kann zusammen mit dem Transformator 25 und einer Spannungsquelle verwendet werden.
Patentansprüche:
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Claims (9)

  1. Patentansprüche;
    Zündanordnung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Transistor, einer Stromquelle, einem Transformator, dessen Primärwicklung im Emitter-Kollektor-Kreis des genannten Transistors liegt, einem Emitter-Basis-Kreis, durch den der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors normalerweise im gesperrten Zustand gehalten wird, und einem, durch einen den Zündzeitpunkt bestimmenden Mechanismus gesteuerten Impulsgenerator, durch den die Basis-Emitter-Strecke des Transistors plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert und sein Emitter-Kollektor-Kreis stark leitend gemacht wird, so daß im wesentlichen die ganze Spannung der Stromquelle an die Primärwicklung des Transformators gelegt und ein hoher Spannungsimpuls über dessen Sekundärwicklung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet« daß der den Zündzeitpunkt bestimmende Mechanismus (33-38) ein Brückennetzwerk enthält, in dessen zwei Zweigen Halleffekthalbleiter (33, 37) vorgesehen sind, die nebeneinander angeordnet und nacheinander einem sich bewegenden Magnetfeld (34, 35) ausgesetzt sind, das die Brücke abweohselnd in der einen oder in der anderen Richtung außer Gleichgewicht bringt und eine Spannungsänderung erzeugt, durch die der Impulsgenerator (13-2o) ausgelöst und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (26) plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert wird.
  2. 2. Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (i3-2o) einen monostabilen Oszillator mit einem zweiten Transistor (2o) enthält, dessen Kollektor* Emitter-Spannung im umgekehrten Sinne wie die öffnung der Drosselklappe des Motors geändert wird.
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    - 1ο -
  3. 3. Zündanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet« daß der Impulsgenerator (i3-2o) einen weiteren Transformator (25) enthält, dessen Sekundärwicklung im Basis-Emitter-Kreis des zuerst genannten Transistors (26) liegt und dessen Primärwicklung durch den Impulsgenerator erzeugte Stromimpulse zugeführt werden.
  4. 4· Zündanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
    die Primärwicklung des weiteren Transformators (25) im P Kollektor-Emitter-Kreis des zweiten Transistors (2o) angeschlossen ist, zwischen dessen Basis- und Emitterelektroden eine Vorspannung angelegt ist, die den genannten Emitter-Kollektor-Kreis normalerweise sperrt und der Emitter-Kollektor-Kreis und der Basiskreis dieses zweiten Transistors rückgekoppelt sind, und die durch das Brückennetzwerk mit den Halleffekthalbleitem (33 und 37) erzeugten Spannungsänderungen der Vorspannung überlagert werden und einen Stromimpuls im Emitter-Kollektor-Kreis des zweiten Transistors (2o) erzeugen.
  5. 5. Zündanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (2o) durch einen über eine Spannungsquelle (1, 2) angeschlossenen und die zwei Halleffekthalbleiter (33, 37) aufweisenden Reihenkreis (36, 33, 37, 38) gesteuert wird, zwischen denen die Basisspannung abgenommen wird.
  6. 6. Zündanordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (2o) im Sinne der Sperrung seines Emitter-Kollektor-Kreises durch Hinzufügen einer dem Ausgang des zweiten Transistors (2o) entnommenen Spannung erhöht wird, die bei Zunahme der Zündspannungsimpulse zunimmt.
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    -1T-
  7. 7. Zündanordnung nach Anspruch. 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet« daß die Kollektor-Emitter-Spannung des zweiten Transistors (2o) im umgekehrten Sinne wie die Öffnung der Drosselklappe des Motors geändert wird.
  8. 8. Zündanordnung nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung für die automatische VorzUndungs-Elnstellung und wobei die Phase der durch den Impulsgenerator (i3-2o) erzeugten Impulse in bezug auf die durch das Brückennetzwerk (33-38) erzeugten Spannungeänderuxxgen durch eine St euer spannung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein !Teil der Ausgangsimpulsspannung des Impulsgenerators (i3-2o) zur Erzeugung einer sich mit der Impulsfrequenz ändernden Spannung integriert wird, und daß diese integrierte Spannung auf den Impulsgenerator (i3-2o) zurückgeführt wird, um die genannte Phase seiner Ausgangsimpulse in bezug auf die durch das Brückennetzwerk (33-38) erzeugten Spannungsänderungen zu steuern.
  9. 9. Zündanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (2o) im gleichen Sinne wie die öffnung der Drosselklappe des Motors geändert wird und diese Vorspannungsänderung der integrierten Spannung entgegenwirkt.
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