DE1464014A1 - Zuendvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents
Zuendvorrichtung fuer BrennkraftmaschinenInfo
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- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
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- F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
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Description
"Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen11
Me Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen alt mindestens einer Bochepannungszündkerze, bei der
die Hochspam»nngaenergie der Zündkerze unter Kontrolle einee
magnetischen Schalters zugeführt wird, der besteht aus einer Primärwicklung, die an eine Wechselapannungsquelle mit einer
gegenüber der maximalen !Drehzahl der Brennkraftmaschine sehr hohen Frequenz angeschlossen 1st, aus einer zweiteiligen Sekundärwicklung, einem die Primär- und die Sekundärwicklung
tragenden Kern aus f err (magnetischem Material, und aus einem durch die Brennkraftmaschine angetriebenen inker, durch den
der magnetische Pluß durch den Kern periodisch erheblich geändert wird, so daß über die Sekundärwicklung kurzzeitig eine
Spannung durch die über der Primärwicklung angelegte Wechselspannung induziert wird·
Sine derartige Zündvorrichtung ist bereits bekannt, so z.B.
aus der britischen Patentschrift 808.714.
nachteilig ist dabei, daS infolge des unvermeidbaren Streuflusses des dort verwendeten magnetischen Schalters eine vollständig· Unterbrechung der Übertragung der Hochspannungsenergie nach der Zündkerze nicht gewährleistet ist.
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Neue Unterlagen ίΛ*τ§ίΜ*Ι*.ΐ
Neue Unterlagen ίΛ*τ§ίΜ*Ι*.ΐ
U640U
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Fachteil zu beseitigen
und eine Zündvorrichtung zu schaffen, die darüber hinaus auch
unempfindlich ist gegen von außen auf den Schalter einwirkende
oagnetische oder elektromagnetische Flüsse.
Die Erfindung besteht darin, daß auch die Primärwicklung zweiteilig 1st, daß der Kern ein dreischenkliger Kern mit zwei
Außenschenkeln ist, deren jeder einen Teil der Primärwicklung
und einen feil der Sekundärwicklung trägt, und die Seile einer dieser Wicklungen in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, und daß der Anker derart angeordnet ist, daß er
die magnetische Reluktanz des Magnetkreises zwischen einem der zwei Außenschenkel des Kernes und dessen drittem Schenkel periodisch erheblich ändert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung nach der Erfindung und
Pig· 2 zeigt das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Die Zündvorrichtung nach flg. 1 enthält eine Zündspule 1 mit einer Primärwicklung 2, -einer Sekundärwicklung 3 und einem
Kern 4 aus ferromagnetischem Material, einen Ladekondensator
6 und einen Schalter 8, über den die Primärwicklung 2 der Spule 1 über den Kondensator 6 angeschlossen werden kann. Sie Sekundärwicklung 3 ist einerseits mit der isolierten Elektrode einer Zündkerze 7 und andererseits mit Erde, z.B. mit der Masse
eines voa Motor angetriebenen fahrzeuges, verbunden. Der Kondensator 6 wird dauernd durch eine Gleichspannungsquelle von
z.B. 2oo T aufgeladen, von der nur der Innenwiderstand 9 in der figur dargestellt ist.
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Wenn der Schalter 8 für Strom durchlässig gemacht wird» entlädt
eich der Kondensator 6 über die Primärwicklung 2 der Zündspule
und erzeugt über der Sekundärwicklung 3 eine so hohe Bcheitelspannung, daß zwischen den Elektroden der Zündkerze 7 ein Funken erzeugt wird·
Die Hochepannungsenergie der Zündkerze 7 wird über den 8chalter
6 unter der Steuerung eineβ magnetischen Schaltere zugeführt.
Dieser magnetische Schalter enthält eine «weiteilige Primärwicklung 1o, 1of v die an eine Wee&selepannungequelle mit einer
gegenüber der maximalen Drehzahl des Motors sehr hohen frequenz angeschloseen ist. Bei einem Motor mit einer maximalen Drehzahl
von 6ooo Umdrehungen pro Minute (loo tJmdr./3eo.) wird z.B. eine
Weohselspannungsquelle mit einer Frequenz ron mindestens 36000
Hb gewählt, um die Zündlage hinreichend genau wählen en können:
eine Periode der Wechselspannung entspricht dann einem Lagenunterschied von 1°·
Jeder Seil der Wicklung 1o, 1o* ist auf einem von zwei Inßensohenkeln eines dreisohenkligen Kernes 11 aus ferromagnetisohem
Material angebracht und beide sind in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt» so daß ein Strom durch die in Reihe geschalteten Wioklungeteile 1o und Iof nahezu keinen magnetischen
FIuB durch den Mittelachenkel des Kernes 11 erzeugt. Der magnetische Schalter enthält weiter eine zweiteilige Sekundärwicklung 12, 12*, von der jeder Seil auf einem anderen der Anfiensohenkel des Kernes 11 angebracht 1st und beide Zeile in der
gleichen Richtung gewickelt und miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei der Schalter welter einen fön dem Motor angetriebenen inker 13 enthält, der z.B. aus einem ferromagaetlsohen
Material mit verhältnismäßig hoher Permeabilität oder aus einem elektrisch leitenden Material «der aue beiden besteht.
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Wenn der Anker 13 sich. In der dargestellten Lage befindet,
verringert er in erheblichem Maße den magnetischen Widerstand des Magnetkreises, der aus dem linken Schenkel und dem Mittelschenkel
des Kernes 11 gebildet wird. Ee entsteht ein hoher
magnetischer Wechselfluß durch diesen Eiernteil, und die in dem Seil 12 * der Sekundärwicklung induzierte Wechselspannung
ist bedeutend größer als die entgegengesetzte Spannung, die in dem anderen Teil 12 der Sekundärwicklung induziert wird. In
der entgegengesetzten lage Terringert der Anker 13 den magnetischen
Widerstand des Magnetkreises, der aus ί!em rechten Schenkel und dem Mittelschenkel des Kernes 11 besteht, so daß die
Wechselspannung des Seiles 12 der Sekundärwicklung bedeutend größer ist als die des Seiles 12* dieser Wicklung. In beiden
Fällen wird die Wechselspannung über die ganze Sekundärwicklung 12, 12· dem Basis-Bad.tter-Kreis eines Transistors 14 zugeführt,
dessen Emitter-Kollektor-Kreis die Steuerelektrode des Schalters 8 über Widerstände 15 und 16 mit der positiT^
Klemme einer Gleichspanrmngsquelle, z.B. einer Batterie von
12 V, verbindet.
Dreht sich der Anker 13 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit
wie die Kurbelwelle des Motors, so eignet sich die dargestellte Torrichtung für einen 4-Zylinder-4-Iaktmotor oder für einen
2-2ylinder-2-Talrtmotor, und sie kann für jeden Motor durch entsprechende
Änderung des Verhältnisses zwischen der Drenzp*-"1 der
Kurbelwelle des Motors und der des Ankers oder durch -—^erung
des Ankers selber geeignet gemacht werden. Dreht sich z.B. der
Anker 13 mit einer Umdrehung während zweier Umdrehungen der
Kurbelwelle des Motors, wie dies für den (nicht dargestellten) Terteiler in einem Viertaktmotor üblich ist, so wird für einen
4-Zylindermotor ein zweiarmiger, sternförmiger Anker mit Winkeln
von 9q° bzw. 27o° zwischen den Schenkeln benutzt werden
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können. Es könnte die Drehachse des inkers auch derart nach '
links oder nach rechte verschoben werden, daß dieser nur den
magnetischen Widerstand des Kagnetfcröi&öi dee Teiles des Kernes 11 «it dem MittelBChenkel und dea linken bzw. rechten
Außensehenkel verringern kann, aber nicht den des anderen
Magnetkreises mit dee rechten baw. linken lußenschenkfel de«
Kernes 11, wobei ein vierarmiger, sternförmiger Anker mit Winkeln τοπ 9o° »wischen den Schenkeln benutzt werden muß.
Der Schalter 8 tat ein Thyrister, dessen Baitter geerdet ißt
und dessen Anode Über die Primärwicklung 2 der Zündspule 1 an
die Pluskleinme dee Kondensators 6 angeschlossen ist, wS&rend '
die Zündelektrode (Steuerelektrode) Über den Strombegrensungswiderstand
15 »it dem Kailektor eineö- jmp-Terstärkertrarrsi store
14 verbunden ist. Der Widerstand'16 im !fetter^-Krels' des $ra&-
sistors 14 dient dazu, den Arbeitspunkt dieses Transistors fcii
stabilisieren. ' : ' '·' ": -' ' ' " ■ · -· ·-■"■ ^'-"■'.·-■' ^?t
Die vorerwähnte Wechselspannungequelle ist ein Oszillator mit : '
einem pnp-Transistor 17» einem Schwingkreis 13, 19 zwischen
dem Kollektor dieses !Praneietors und Erde, einer RUekkopplungö-wicklung
2o im Smitter-'Krelä dieses Transietors auf demselben
Kern 21 aus ferromagnetiscfaea Material wie dieWicklung der In^
duktivität 18 des Schwingkreises 1Ö, *^9 uad mit den Arbeite-;
punkt bestimmten Mitteln. Parallel zum Schwingkreis 18, 19 liegt
die Primärwickltmg 1o, 1of deö magnetischen Schalters über ei^
nen Kopplungekondensatör 3o. ' r: - · v.nc* ?·«/■■
Die den Arbeitspunkt bestimmenden Mittel enthalten einen Widerstand 22, der durch einen Kondensator 23 Überbrückt und äei in
Reihe mit der EÜokkoflungöwicklung 2ό in den Bmitter-Krei^ dee
Traneist or s 17 zwischen der Wicklung 2 ο und der Pluekiemate
-S-
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Grlelchspannungsquelle von 12 Y geschaltet ist.. Ein ohmscher Spannungsteiler
mit Widerständen 24 und 25 ist über diese Gleich- ,
spannungsquelle, angeschlossen, und seine Anzapfung ist mit dem.,;
gemeinsamen Punkt der Wicklung 2o. und^des Widerstandes 22 über_.
eine in Rückwärtsrichtung geschaltete Diode 26 verbunden. Bei ,
Zunahme der Temperatur sind der Kollektorableitungsstrom IQQ
and somit auch der Tftni tt er strom des Transistors 17 geneigt zuzunehmen. Der Ableitungsstrom der Diode 26 nimmt dabei jedoch ,
auch zu, so daß die Spannung über dem Widerstand £2 zunimmt und,
der Zunahme des Emitterstroms des Transistors 17 entgegenwirkt.
Schließlich ist die Basis des Transistors 17 an den gemeinsamen
Punkt zweier Widerstände 27 und 28 angeschlossen, die über die Gleichspannungsquelle von 12 V in Reihe mit einer in Vorwärtsrichtung
geschalteten Diode 29 geschaltet sind.
BOrmalerweise ist der Transistor 17 mittels der erwähnten, den
Arbeitapunkt bestimmenden Mittel in der Vorwärtsrichtung betrieben,
so daß der Oszillator mit diesem Transistor frei schwingen kann. In dem Augenblick, in dem der Thyristor 8 nach dem Entladen
des Kondensators 6 wieder gesperrt wird, nimmt das Anodenpotential mit dem der Plusklemme des Kondensators 6 wieder zu.
Diese -Potentialänderung wird über· einen Kondensator 31 und ei-,
neil Reihenwideistand 32 über die Diode 29 zugeführt, die infolgedessen
gesperrt wird. Dies hat zur Folge, daß eine positive
Vorspannung kurzzeitig der .Basis des Transistors 17 zugeführt.,
wird, so daß dieser Transistor,gesperrt wird und der Oszillator
während kurzer Zeit nicht mehr schwingen kann. Dank dieser Maßnahae
ist sichergestellt, daß der Transistor 14 gesperrt bleibt und daß der Thyristor 8 nicht vorzeitig durch Streuüber.tragung
der Sbhwingung(ia des Oszillators gezündet werden kann« bevor , .
der Kondensator 6 wieder die volle Spannung der Gleichspannungsquelle
von 2oo V angenommen hat· . r: '. ;
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Ss könnte selbstverständlich auch auf gleiche Weise der Transistor
14 während der Wiederherstellungszeit des !Thyristors 8
und der Aufladeselt dee Kondensators 6 gesperrt werden, aber
das Sperren des Oeziilatortranaistors 17 hat eich in der Praxis
als zuverlässiger erwiesen.
Ss könnten auch die Wicklungsteile to und 1o* in der gleichen
Richtung und die Wicklungsteile 12, 12* in entgegengesetzten
Richtungen gewickelt werden. Die über den Wicklungen 12 und 12*
erzeugten Spannungen in Abwesenheit eines f erromagneti sehen
Elements, das den magnetischen Widerstand des Magnektkreiees
in einem der Außenschenkel und in dem Hittelschenkel des Kernes 11 stark herabsetzt, heben dann, einander nahezu vollkommen
auf, während in Anwesenheit eines solchen Elementes die Spannung über einem dieser Wicklungsteile, z.B. 12', bedeutend
größer wird als die Über dem anderen. Dennoch hat sich die Vorrichtung als zuverl&seiger erwiesen, wenn praktisch kein
magnetischer fluS in dem Mittelschenkel des Kernes 11 erzeugt
wird, solange über den magnetischen Schalter keine Übertragung
erfolgen soll·
Das Ausführungebeisplel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem
nach Fig. "1 daftür^aiyrTlaß dsbr Oszillator1 mTfc nmtVrtiaaijeF&i&ni·**'·
dazu benutzt wird, über den magnetischen Schalter 1o, 13 einen
Verstärker zu steuern, der die Primärwicklung 2 der Zündspule 1
mit verstärkten Wechselspannungsimpulsen speist. Die Zündkerze
7 wird somit durch die Zündspule 1 mit hohen Wechselspaimungslmpulsen
gespeist· Zu diesem Zweck muß die Zündspule 1 für die
frequenz des Oszillators mit dem franeistor 17 besondere ausgebildet
werden, d.h. sie muß eine kleine verteilte Kapazität
und eine Sigenresonanzfrequenz haben, die erheblich höher ist
als die Oszillatorfrequenz. Ss kann auch ©4% frequenzteilender
Verstärker z.B. zwischen dem magnetischen Schalter 1o -13 and
den Bingangaelektroden des Transistors 14 eingeschaltet werften.
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Der Anker 13 dieses Ausführungebeispiele dreht sich um eine
Achse parallel zum Luftspalt zwischen dem Mittelschenkel und
dem linken Außenschenkel des Kernes 11. Infolgedessen ergibt sich eine steilere, seitlich genauer bestimmte Inderung des
magnetischen Widerstandes des Kernes 11· Wird dieser Anker mit der gleichen Sreheahl angetrieben wie der nicht dargestellte Verteiler des Motors, so hat er eine Anzahl von Schenkeln gleich der Zylinderanzahl dieses Motors.
Der Tranaietor 14 muß die Zündenergie liefern können und ist
daher ein Lelstungstransistor, z.B. des Type ASZ 18. Um diesen
Leistungstransistor über den magnetischen Schalter ausreichend
zu steuern, wirf dieser Schalter gleichzeitig wie ein die Spannung erhöhender Transformator benutzt, dessen Verhältnis zwlsohen der Primärwicklung 1o, 1o* und der Sekundärwicklung 12,
12', ζ «Β. τ 1:1o ist, während die Primärwicklung mit niedriger
Impedanz in den Emitterkreis des Oszillators 17 eingefügt ist, in Reihe mit den den Arbeitepunkt bestimmenden, stabilisierenden Mitteln 22 - 26. Sie Rückkopplung8wicklung 2ο liegt dann
in dem Basiskreis des Transistors 17, dessen Basispotential
duroh den Spannungsteiler 27» 28 bestimmt und durch einen Kondensator 33 stabilisiert wird.
Sohliefllioh wird die Bteuerepannung dtr Basis des Transistors
14 über ein· Zeaer-Diode 34 engtführt, so dafl dieser ffransistor,
dessen Basis über einen Widerstand 36 geerdet IMt9 und dessen
Äitterkreis eine Alt natürliche Schwelle erhöhende Diode 37
enthält, aioht auf Btörspannungtn anspreohen kann und gesperrt
bleibt» es sei denn, Aaft eine starke Übertragung der Sohwingungen Über den magnetischen Sohalter 1o - 13 erfolgt.
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Ia ilaer praktieohen Jnsfünrungifor* der Vorrichtung dt« la
fig» 1 dargestellten Jype war die Zündspule 1 dta üblichen
Der Transistor 14 war ein OGT 12 und der Transistor 17 war
ein 00 8o.
Die Wi oklungsteile 1o und 1of hatten je 75 Windungen und die
Vicltlungeteile 12 und 12* je 15o Windungen.
Die Induktivität 18 hatte 3oo Windungen und die Rüclckopplunge
wicklung 2o hatte 15 Windungen.
Die Widerstände und Kondensatoren hatten die nachfolgenden
Wertes
6 1 μϊ
15 1oo Ohm
16 1oo Oha 19 o,o1 μ?
22 33o Ohm
23 o,18 μϊ
24 22o Ohm
25 33 Ohm
27 1ooo Ohm
28 33o Ohm
30 1 μ»
31 0,1 μ*
32 47 Ohm
und die Oeeillationsfrequen» betrug etwa 3o ooo Hs.
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Claims (3)
- U64014- 1o -Patentansprüche:Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit mindestens tlner Hoohspannungszündkerze, bei der die Hochspannungbenergie der Zündkerze unter Kontrolle eines magnetischen Schalters augeführt wird, der besteht aus einer Primärwicklung, die an eine Weohselspannungsquelle mit einer gegenüber der maximalen Drehzahl der Brennkraftmaschine sehr hohen frequenz angeschlossen ist, aus einer zweiteiligen Sekundärwicklung, einem die Primär- und die Sekundärwicklung tragenden Kern aus ferromagnetischem Material, und aus einem durch die Brennkraftmaschine angetriebenen inker, durch den der magnetische Fluß durch den Kern periodisch erheblich geändert wird, so daß über die Sekundärwicklung kurzzeitig eine Spannung durch die über der Primärwicklung angelegte Wechselspannung induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Primärwicklung (1o, 1of) zweiteilig ist, daß der Kern (11) ein drelsohenkliger Kern mit zwei Außenschenkeln 1st, deren jeder einen Seil der Primärwicklung und einen Seil der Sekundärwicklung trägt, und die Teile einer dieser Wicklungen in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, und daß der Anker (13) derart angeordnet ist, daß er die magnetische Reluktanz des Magnetkreises zwischen einem der zwei Außenschenkel des Kernes (11) und dessen drittem Schenkel periodisch erheblich ändert.- 11 -909811/0723Neue Unterlagen w- '> ί > '··-.'■ α·- ι ■ ; aki...-,?.ck,h.v.4.^ 19^
- 2. Vorrichtung nach. Anspruch 1, wobei die über den magnetischen Schalter übertragene Wechselspannung zum Zünden eines gesteuerten Gleichrichter» benutzt wird, über den ein elektrischer Stromimpuls einer Zündspule zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß,um Rückzündungen und/oder vorzeitige Zündungen des gesteuerten Gleichrichters z.B. infolge einer Streuübertragung der über die Primärwicklung des magnetischen Schalters angelegten Wechselspannung, su verhüten, mit Hilfe eines GKLeiohriohters, und durch die Btromimpulse durch den gesteuerten GHeiohrichter einseitige Spannungeimpulse erzeugt werden, die einem in den Steuerkreis des gesteuerten Gleichrichters eingefügten Verstärkerelement in der Sperriohtung zugeführt werden·
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Quelle der Wechselspannung ein Oscillator ist, dadurch gokenpi?e1.QhT>et. daß die einseitigen Spannungsimpulee einem Verstärkerelement dieses Oeslllators sugeführt werden, derart, daß der OsBlllator wahrend der Wlederherstellungeseit des gesteuerten öleiohriohters und/oder während der iufladeseit eines Kondensators sur Lieferung des Stromlmpulse· nicht schwingt.909811/0723
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (4)
| Country | Link |
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| GB (1) | GB1034016A (de) |
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- 1963-07-04 NL NL63294935A patent/NL145322B/xx unknown
-
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- 1964-07-01 GB GB27178/64A patent/GB1034016A/en not_active Expired
- 1964-07-06 US US380336A patent/US3409801A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1034016A (en) | 1966-06-29 |
| DE1464014B2 (de) | 1970-06-11 |
| US3409801A (en) | 1968-11-05 |
| NL145322B (nl) | 1975-03-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |