DE1464011B2

DE1464011B2 - Zündanordnung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1464011B2
Application number: DE19631464011
Authority: DE
Inventors: Eduard Herman Toronto Ontario Hugenholtz (Kanada)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-09-08
Filing date: 1963-09-04
Publication date: 1970-05-27
Also published as: DE1464011A1; GB987833A; US3241538A

Description

1 464 Oil

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanord- nacheinander einem sich bewegenden Magnetfeld

nung für Brennkraftmaschinen, mit einem Transistor, ausgesetzt werden, das die Brücke abwechselnd in

einer Stromquelle, einem Transformator, dessen der einen oder in der anderen Richtung außer

Primärwicklung im Emitter-Kollektor-Kreis des ge- Gleichgewicht bringt und dadurch eine Spannungs-

nannten Transistors liegt, einem Emitter-Basis-Kreis, 5 änderung erzeugt, durch die der Impulsgenerator aus-

durch den der Emitter-Kollektor-Kreis des Tran- gelöst und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors

sistors normalerweise im gesperrten Zustand gehal- plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert wird,

ten wird, und einem durch einen den Zündzeitpunkt Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

bestimmenden Mechanismus gesteuerten Impuls- erläutert.

generator, durch den die Basis-Emitter-Strecke des io Fig. 1 zeigt schematisch ein Schaltbild der vorTransistors plötzlich in Durchlaßrichtung ausge- liegenden Zündanordnung;

steuert und sein Emitter-Kollektor-Kreis stark leitend F i g. 2 zeigt eine Wellenform der Kippspannung,

gemacht wird» so daß im wesentlichen die ganze die zum Auslösen der Funkenentladung verwendet

Spannung der Stromquelle an die Primärwicklung wird.

des Transformators gelegt und ein hoher Spannungs- 15 I_n der Zeichnung stellen 1 und 2 die positive und

impuls über dessen Sekundärwicklung erzeugt wird. die negative Klemme der Batterie dar mit einer

Mit Transistoren bestückte Zündanordnungen für Spannung von z. B. 12 V. Die Basis eines ersten

Brennkraftmaschinen sind bekannt und können in Transistors 11 ist durch einen Transformator 5 rege-

zwei Grundtypen eingeteilt werden: Die eine, in der nerativ mit dem Emitter verbunden. Mittels eines

ein einziger Zündfunke erzeugt wird, wie es in der 20 Spannungsteilers 3, 7, 8 wird die Basisvorspannung

USA.-Patentschrift 2 966 615 beschrieben ist, und zugeführt und durch einen Kondensator 4 stabilisiert,

die andere, in der mehrere Funken erzeugt werden, Der Transistorkreis ist selbstschwingend, und eine _

wie es in der USA.-Patentschrift 2 898 392 beschrie- Tertiärwicklung 6 auf dem Kern des Transforma- C

ben ist. tors 5 führt die durch den Transistor 11 erzeugten

Ein allgemeiner Nachteil der mit Transistoren be- 25 Schwingungen einem Gleichrichtersystem mit den

stückten Zündanordnungen ist der Spannungsabfall, Dioden 9 und 10 und dem Kondensator 12 zu, über

der beim Anlassen des Motors auftritt, und der dem eine Gleichspannung von etwa 50 V erzeugt

Spannungsabfall bei höheren Motorgeschwindig- wird, wobei die Klemme 31 positiv ist gegenüber der

keiten, wenn nur eine ungenügende Zeit für den geerdeten Klemme 40. Der Kondensator 12 muß eine

Stromaufbau im Impulsgenerator zur Verfügung 30 genügend große Kapazität haben, um die Spannung

steht. während mehrerer Funkenentladungen aufrecht-

In den Zündanordnungen mit einer durch einen zuerhalten, wenn keine weitere Aufladung durch den magnetischen Impulsgenerator gesteuerten Kipp- Umwandler zugeführt wird; dieser Zustand kann schaltung, wie sie in der USA.-Patentschrift beim Anlassen des Motors auftreten.
2 889 392 dargestellt, ist das Einsetzen der Schwin- 35 Eine gegenüber der Klemme 40 positive Spangungen des funkenerzeugenden Oszillators von der nung, die durch das Widerstandsteilnetzwerk 13, 14, Amplitude der durch die magnetische Induktion im 17 bestimmt wird, wird dem Emitter des Transistors Impulsgenerator induzierten Spannung abhängig. 20 zugeführt. Die Größe dieser Spannung hängt von Diese Änderung der Spannungsamplitude kann zum dem Zustand des veränderbaren Widerstandes 13 ab, Liefern einer selbsttätigen Zündzeitpunktseinstellung 40 der durch das Gaspedal gesteuert wird, damit eine in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verwendet weniger positive Spannung am Emitter des Tranwerden, aber Änderungen im Induktionsspalt des sistors 20 entsteht, wenn das Gaspedal nieder-Impulsgenerators können zu einer unregelmäßigen gedrückt wird. Die Spannung an der Basis des Tran-Einstellung der Funkenentladung im einen Zylinder sistors 20 wird zuerst durch die Widerstände 15, 36, ( in bezug auf die Funkenentladung in einem anderen 45 38 und den Widerstandswert der Hallgeneratoren 33, Zylinder eines Mehrzylindermotors führen. 37 bestimmt und ist derart, daß der Transistor 20

Die Erfindung bezweckt daher, eine Zündanord- normalerweise gesperrt ist. Der Kondensator 16 benung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei der wirkt eine Impulsspannungsverschiebung. Die Diode die Funkenspannung beim Anlassen des Motors im 42 sorgt dafür, daß der Transistor 20 und das zugewesentlichen nicht abfällt und die auch nicht die im 50 hörige Schaltwerk nur einen einzigen Impuls ervorstehenden genannten Nachteile aufweist. zeugen, wobei der Rückkehrimpuls durch die Diode

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift gesperrt wird, so daß eine Sperrschwingung nicht 1099 268 eine Zündanordnung bekannt, die einen stattfindet. Die Widerstände 15 und 17 und die Transistor enthält, in dessen Kollektorkreis die Diode 23 sind mit der Klemme 1 verbunden, so daß, Primärwicklung eines Transformators eingeschaltet 55 wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, dem Tranist; dieser Transistor ist jedoch normalerweise lei- sistor 20 keine Spannung zugeführt wird und keine tend, da seine Basis über einen Widerstand an der ungewollten Impulse erzeugt werden. Außerdem ist Kollektorspannung liegt. Hierbei ist besonders die die Strombelastung des Kondensators 12, wenn der ständige Belastung der Batterie nachteilig. Motor abgeschaltet ist, entfernt.

Auch ist es bekannt, zur Steuerung des Zünd- ⁶° Die Kollektorelektrode des Transistors 20 ist über

Zeitpunktes Hallgeneratoren zu verwenden, so z. B. die Primärwicklung des Transformators 25 und das

aus der deutschen Patentschrift 958 971. Parallelnetzwerk 43, 44 mit der Klemme 40 ver-

Die geschilderten Nachteile werden bei der ein- bunden. Der durch den Kondensator 43 überbrückte

gangs erwähnten Zündanordnung erfindungsgemäß Widerstand 44 ist derart gewählt, daß er den Ruhedadurch behoben, daß der den Zündzeitpunkt be- 65 strom des Transistors 20 auf einen geeigneten Wert

stimmende Mechanismus ein Brückennetzwerk ent- beschränkt. Eine positive Spannung, die im wesent-

hält, in dessen zwei Zweigen Hallgeneratoren vor- liehen gleich der Speisespannung, nämlich 50 V, ist,

gesehen sind, die nebeneinander angeordnet und^x wird durch die Primärwicklung des Transformators

Claims

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25 und einen Teil eines Transformators 30 der Basis Der im Transistor 20 fließende regenerativ erzeugte des Transistors 26 zugeführt. Der Kollektor des Kollektorstrom erzeugt einen Spannungsimpuls im Transistors 26 ist mit der geerdeten Klemme 40 ver- Transformator 25, der wie ein negativer Impuls der bunden. Der Emitter des Transistors 26 ist über den Basis des normalerweise gesperrten Leistungs-Parallelkreis des Widerstandes 28 und des Konden- 5 transistors 26 zugeführt wird, um ihn plötzlich sehr sators 27 und des Transformators 30 mit der posi- leitfähig zu machen. Ein Emitterstrom, in der tiven Klemme 31 verbunden. Die Klemmen 31, 32 Größenordnung von einigen Ampere, fließt im Trankönnen mit den Klemmen der Primärwicklung der sistor 26, da die volle Spannung der Energiequelle Zündspule der Brennkraftmaschine verbunden wer- über dem Transistor und dem in Reihe zu ihm den. Da die Basis des Transistors 26 im wesentlichen io liegenden Teil der Wicklung des Transformators 30 auf der Spannung des Emitters liegt, ist der Tran- erscheint. Eine erhöhte Spannung von z. B. 200 V sistor normalerweise gesperrt. erscheint zwischen den Klemmen 31, 32 und wird

Die Diode 29 wirkt als Dämpfungsdiode für den der Primärwicklung des Zündtransformators zuge-

Transformator 30. Die Diode 22 richtet die erste führt, um die hohe Sekundärspannung für die Zün-

im Transformator 30 entstehende Impulsspannung 15 dung zu erzeugen.

gleich, um den Kondensator 39 auf eine negative Obwohl im Ausführungsbeispiel der Erfindung der

Spannung aufzuladen, die die Vorspannung des Transformator 30 als gesondertes Element dargestellt

Transistors 20 beeinflußt, wie nachstehend beschrie- ist, das eine hohe Spannung der Primärwicklung des

ben wird. Zündtransformators zuführt, ist es auch möglich, daß

Die Wirkungsweise des Zündkreises ist folgende. 20 der Transformator 30 der Zündtransformator selbst

Wenn den Klemmen 1, 2 eine Spannung von z. B. ist, der, wenn dies der Fall ist, selbstverständlich

12 V mittels des Zündschalters zugeführt wird, er- dazu ausgebildet werden muß. Infolge der Tatsache,

zeugt der Transistor 11 Schwingungen, die durch die daß die Spannung plötzlich der Primärwicklung des

Dioden 9, 10 gleichgerichtet werden und eine Span- Zündtransformators zugeführt wird, ist die Zeit für

nung von z. B. 50 V mit der beschriebenen Polarität 25 den Stromaufbau derart kurz, daß es bei höherer

über dem Kondensator 12 erzeugen. Da ein Span- Motordrehzahl kein Faktor wird,

nungswandler verwendet wird, kann das System für Der über dem Teil des Transformators 30 erzeugte

viele Akkumulatorspannungen verwendet werden, da Spannungsimpuls wird über den Kondensator 24 der

nur der Wandlerkreis zu ändern ist, während der Diode 22 zugeführt, um eine Spannung am Konden-

Zündkreis für alle gleichbleibt. 30 sator 39 zu erzeugen, die gegenüber der Klemme 40

Dem Transistor 20 wird eine Emitterspannung negativ ist. Diese Spannung nimmt negativ zu mit zugeführt, die etwas negativ ist gegenüber der posi- der Impulsfrequenz, d. h. mit der Drehzahl, da der tiven Klemme der 12-V-Quelle, deren wirkliche Kondensator 39 gegenüber dem Kondensator 24 Spannung durch den Zustand des veränderbaren groß ist und als selbsttätige Vorzündung wirkt, da Widerstandes 13 bestimmt wird, der durch das Gas- 35 er die positive Vorspannung an der Basis des Tranpedal gesteuert wird, um eine Spannung zu liefern, sistors 20 herabsetzt. Der Einbau dieses Kreises die sich in einer negativen Richtung ändert, wenn macht die Verwendung eines Fliehkraftreglers überdas Gaspedal niedergedrückt wird. Die Basisvorspan- flüssig.

nung des Transistors 20 wird durch die Widerstände In F i g. 2 stellt 41 die Widerstandsänderung des 15, 36, 38 und die Hallgeneratoren 33, 37 bestimmt 40 Elementes 33 dar und ebenso die Wellenform der und ist derart, daß der Transistor normalerweise ge- der Basis des Transistors 20 zugeführten Spannung, sperrt ist, wenn den Hallgeneratoren 33, 37 keine und die gestrichelten Linien zeigen den Änderungsmagnetische Vorspannung zugeführt wird. Eine bereich des Sperrpunktes des Basisstromes dieses drehbare Scheibe 34 ist mit Dauermagneten 35 ver- Transistors infolge der Änderung der durch die sehen, die, bei drehender Scheibe, nacheinander dem 45 Diode 22 und den Kondensator 39 mit Änderung der Element 33 und dem Element 37 ein sich bewegen- Motordrehzahl zugeführten Spannung,
des Magnetfeld zuführen, so daß die Basisspannung Durch geeignete Anordnung der Pole der Magnete des Transistors 20 zuerst positiv wird, infolge des 35 kann eine weitere selbsttätige Vorzündung bei zugenommenen Widerstandes des Elementes 33, und Zunahme der Drehzahl geschafft werden, um die dann negativ, infolge der darauffolgenden Zunahme 50 Wirkung der Steuerung des Gaspedals des veränderdes Widerstandes des Elementes 37, wobei der baren Widerstandes 13 derart aufzuheben, daß zuerst Widerstand des Elementes 33 wieder normal ge- das Niederdrücken des Gaspedals den Zündimpuls worden ist. Da das durch die Widerstände 15, 36, 38 verzögert, aber, wenn die Motordrehzahl bis auf um die Elemente 33, 37 gebildete Netzwerk derart einen normalen Wert zugenommen hat, die Vergewählt ist, daß der Transistor 20 normalerweise ge- 55 zögerung durch die durch die Polanordnung gesperrt ist, werden die Unterschiede in den Spalten lieferte Beschleunigung aufgehoben wird. Die Anzahl zwischen den Elementen und den einzelnen Magne- der erforderlichen Pole ist von der Anzahl der ten 35 die Zeitpunkteinstellung der Zündimpulse Zylinder des Motors abhängig, ebenso die Drehnicht-beeinflussen, da die Elemente ebenfalls durch geschwindigkeit der Scheibe 34 gegenüber der die Spalte beeinflußt werden. Obwohl das Schaltbild 60 Kurbelwelle des Motors,
die Elemente 33 und 37 voneinander entfernt dar- _p .. ,
stellt, sind sie in Wirklichkeit unmittelbar bei- ratentansprucne:
einander. Die Zunahme des Widerstandes des 1. Zündanordnung für Brennkraftmaschinen, Elementes 37 ist ausreichend, um die Basisvorspan- mit einem Transistor, einer Stromquelle, einem nung des Transistors 20 auf den Punkt herab- 65 Transformator, dessen Primärwicklung im Emitzusetzen, in dem eine regenerative Stromleitfähigkeit ter-Kollektor-Kreis des genannten Transistors stattfindet infolge der durch den Transformator 19 liegt, einem Emitter-Basis-Kreis, durch den der gelieferten Spannungsrückkopplung. Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors norma-

lerweise 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 Hallgeneratoren (33, 37) vorgesehen sind, die nebeneinander angeordnet und nacheinander einem sich bewegenden Magnetfeld (34, 35) ausgesetzt werden, das die Brücke abwechselnd in der einen oder in der anderen Richtung außer Gleichgewicht bringt und dadurch eine Spannungsänderung erzeugt, durch die der Impulsgenerator (13-20) ausgelöst und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (26) plötzlich in Durchlaßrichtung ausgesteuert wird.
2. Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (13-20) einen monostabilen Oszillator mit einem zweiten Transistor (20) enthält, dessen Kollektor-Emitter-Spannung im umgekehrten Sinne wie die Öffnung der Drosselklappe des Motors geändert wird.
3. Zündanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (13-20) einen weiteren Transformator (25) enthält, dessen Sekundärwicklung im Basis-Emitter-Kreis des zuerst genannten Transistors (26) liegt und dessen Primärwicklung die durch den Impulsgenerator erzeugten Stromimpulse zugeführt werden.
4. Zündanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des weiteren Transformators (25) im Kollektor-Emitter-Kreis des zweiten Transistors (20) angeschlossen ist, zwischen dessen Basis- und Emitterelektroden eine Vorspannung angelegt ist, die den genannten Emitter-Kollektor-Kreis normalerweise sperrt, daß der Emitter-Kollektor-Kreis und der Basiskreis dieses zweiten Transistors rückgekoppelt sind, und die durch das Brückennetzwerk mit den Hallgeneratoren (33 und 37) erzeugten Spannungsänderungen der Vorspannung überlagert werden und einen Stromimpuls im Emitter-Kollektor-Kreis des zweiten Transistors (20) erzeugen.
5. Zündanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (20) durch einen über eine Spannungsquelle (1, 2) angeschlossenen und die zwei Hallgeneratoren (33, 37) aufweisenden Reihenkreis (36, 33, 37, 38) gesteuert wird, zwischen denen die Basisspannung abgenommen wird.
6. Zündanordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (20) im Sinne der Sperrung seines Emitter-Kollektor-Kreises durch Hinzufügen einer dem Ausgang des zweiten Transistors (20) entnommenen Spannung erhöht ,._ wird, die bei Zunahme der Zündspannungs- ( Impulse zunimmt.
7. Zündanordnung nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung für die automatische Vorzündungseinstellung und wobei die Phase der durch den Impulsgenerator (13-20) erzeugten Impulse in bezug auf die durch das Brückennetzwerk (33-38) erzeugten Spannungsänderungen durch eine Steuerspannung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Ausgangsimpulsspannung des Impulsgenerators (13-20) zur Erzeugung einer sich mit der Impulsfrequenz ändernden Spannung integriert wird und daß diese integrierte Spannung auf den Impulsgenerator (13-20) zurückgeführt wird, um die genannte Phase seiner Ausgangsimpulse in bezug auf die durch das Brückennetzwerk (33-38) erzeugten Spannungsänderungen zu steuern.
8. Zündanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des zweiten Transistors (20) im gleichen Sinne wie die öffnung der Drosselklappe des Motors geändert f wird und diese Vorspannungsänderung der integrierten Spannung entgegenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen