DE1464040B2

DE1464040B2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1464040B2
Application number: DE1464040A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7064 Geradstetten Soehner; Diedrich 7000 Stuttgart Steinberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-05-13
Filing date: 1965-05-13
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE1464040C3; DE1464040A1; GB1147353A; US3392717A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung aufweisenden ersten Zündspule, mit einer eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung aufweisenden zweiten Zündspule und mit zwei gemeinsam einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkerzen, von denen die eine Zündkerze an der Sekundärwicklung der ersten Zündspule und die andere Zündkerze an der Sekundärwicklung der zweiten Zündspule liegt und von denen jede Zündkerze durch die mit Hilfe einer von der Brennkraftmaschine betriebenen Schalteinrichtung vornehmbare Unterbrechung des von einer Gleichstromquelle ausgehenden, über die Primärwicklungen der Zündspulen verlaufenden Stromflusses im gleichen Zeitpunkt ihre Zündspannung erhält.

Durch die sogenannte »Doppelzündung«, bei der das im Zylinder der Brennkraftmaschine komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch zwei im Zünd-

Zeitpunkt gezündete Kerzen entflammt wird, kann man die Betriebssicherheit erhöhen und die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verbessern, was eine Steigerung der Leistung mit sich bringt und für Brennkraftmaschinen in Luft bzw. Rennfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist.

Es ist zwar nach der britischen Patentschrift 473 250 bereits eine Zündanlage der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der aber die Primärwicklungen der Zündspulen in Serie geschaltet sind. Durch die Serienschaltung der Primärwicklungen ergibt sich jedoch eine relativ große Zeitkonstante für die Speicherung der Zündenergie, wodurch bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine nicht mehr genügend Energie für einen einwandfreien Zündvorgang zur Verfügung gestellt werden kann. Außerdem tritt bei dieser Schaltungsanordnung im Moment der Unterbrechung der Primärstromkreis ein besonders hoher Spannungsstoß auf, so daß aufwendige Isolationsmaßnahmen zu treffen sind und auch die Schalteinrichtung entsprechend auszubilden ist. Schließlich fällt dort bei einer etwaigen Leitungsunterbrechung im Primärstromkreis die gesamte Zündanlage aus.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die der bekannten Ausführung anhaftenden Unzulänglichkeiten vermieden werden und daß dabei das Auftreten der Zündfunken an den Zündkerzen über eine zufriedenstellend lange Betriebsdauer hinreichend genau im gleichen Zeitpunkt erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärwicklung der ersten Zündspule mit der Schaltstrecke eines ersten Schalttransistors und die Primärwicklung der zweiten Zündspule mit der Schaltstrecke eines zweiten Schalttransistors je eine Serienschaltung bilden, wobei während des Betriebes diese beiden Serienschaltungen in Parallelschaltung an die Gleichstromquelle angeschlossen sind und die Schalteinrichtung im Zündzeitpunkt die Quelle eines diese beiden Schaltstrecken gemeinsam umsteuernden Steuersignals bildet.

Es ist nach der französischen Patentschrift 592 534 auch schon eine Zündanlage mit zwei in einem Zylinder der Brennkraftmaschine angeordneten Zündkerzen bekannt, die als Serienschaltung an der Sekundärwicklung einer Zündspule liegen. Diese Serienschaltung der Zündkerzen hat aber zur Folge, daß, wenn die eine Zündkerze nicht zündet, auch die andere Zündkerze versagt. Außerdem muß in diesem Fall die Zündspule eine relativ hohe Amperewindungszahl haben, wodurch sich eine beachtliche Verzögerung bei der Speicherung der Zündenergie ergibt. Diese bekannte Ausführung konnte die Herausbildung des Erfindungsgegenstandes nicht erleichtern.

Außerdem sind nach der französischen Patentschrift und der USA.-Patentschrift 3 072 823 auch schon Zündanlagen bekannt, bei der zwei Serienschaltungen vorgesehen sind, die je aus der Schaltstrecke eines Transistors und der Primärwicklung einer Zündspule bestehen.

Diese Schaltstrecken werden aber in Abhängigkeit von verschiedenen Steuersignalen in den stromdurchlassenden bzw. stromsperrenden Zustand gesteuert, wovon beim Erfindungsgegenstand abgewichen wird. Mit der »Doppelzündung« haben diese Ausführungen nichts zu tun, weil den Zylindern der Brennkraftmaschine nur je eine einzige Zündkerze zugeordnet ist.

Ferner sind nach der deutschen Auslegeschrift 1169 202 und der Literaturstelle »Motortechnische Zeitschrift«, 1963, Bd. 24, Heft 9, S. 291 bis 295, auch schon Zündanlagen mit zwei Transistoren bekannt, deren Schaltstrecken untereinander sowie mit der Primärwicklung einer einzigen Zündspule in Serie liegen und zum selben Zeitpunkt gemeinsam in

ίο den gleichen Schaltzustand umsteuerbar sind. Hierdurch soll das Problem gelöst werden, daß die bei der transistorisierten Unterbrechung des Primärstromkreises entstehenden Überspannungen keinen Schaden verursachen können. Bei der Herausbildung des Erfindungsgegenstandes lag jedoch ein anderes Problem vor, nämlich mehrere Zündkreise zur gleichen Zeit mit Zündspannung zu versorgen, wozu Merkmale aus der bekannten Zündanlage nicht einfach übertragen werden konnten, sondern wozu es erst notwendig war, die bekannte Schaltungsanordnung zu entflechten und umzubilden.

Schließlich konnte die Herausbildung des Erfindungsgegenstandes auch nicht durch Kenntnis einer , nach der österreichischen Patentschrift 229 087 bekannten Zündeinrichtung mit einem astabilen Multivibrator in der Steuerschaltung erleichtert werden, weil dort während eines Zündvorganges ein Zündkreis mehrmals mit Zündenergie versorgt wird, wogegen beim Erfindungsgegenstand im Zündzeitpunkt mehrere Zündkreise einen einzigen Energiestoß erhalten sollen.

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung sind an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung, bei der die Auslösung der Zündung durch Transistoren erfolgt, die durch einen mit der Brennkraftmaschine mechanisch gekuppelten Nockenschalter steuerbar sind, und

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der die Auslösung der Zündung durch Transistoren erfolgt, die über einen monostabilen Multivibrator von einem mit der Brennkraftmaschine mechanisch gekuppelten magnetischen Geber steuerbar sind.

In F i g. 1 ist mit B eine Brennkraftmaschine angedeutet, die einen Zylinder und zwei im gleichen Zeitpunkt zu zündende Kerzen 1,2 haben soll. Die Zündkerzen I₅ 2 sind je an eine Sekundärwicklung 3 bzw. 4 einer Zündspule 5 bzw. 6 angeschlossen, wobei das andere Wicklungsende der Sekundärwicklung 3 bzw. 4 an einem Wicklungsende der zur entsprechenden Zündspule 5 bzw. 6 gehörenden Primärwicklung 7 bzw. 8 sowie gleichzeitig an Masse, d. h. am Minuspol einer Gleichstromquelle 9, liegt. Die Stromkreise der Primärwicklungen 7,8 sind je über einen während des Betriebes auf Stromdurchlaß geschalteten Transistor Tl bzw. Γ 2 geführt. Zur Sperrung der Transistoren Γ1, Γ 2 im Zündzeitpunkt ist eine Schalteinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einem mit der Brennkraftmaschine B mechanisch gekuppelten nockengesteuerten Unterbrecher 10. Die beiden Transistoren T1 und T 2 sind pnp-Transistoren, die je mit ihrem Kollektor 11 bzw. 12 an dem einen Wicklungsende der Zündspulenprimärwicklung 7 bzw. 8 und mit ihrem Emitter 13 bzw. 14 an dem Pluspol der Gleichstromquelle 9 liegen, während ihre Basis 15 bzw. 16 einerseits über einen Widerstand 17 bzw. 18 mit dem Emitter 13 bzw. 14 und

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andererseits über einen Widerstand 19 bzw. 20 sowie auf Stromsperrung geschaltete Transistor T 5 des über den gemeinsamen Unterbrecher 10 mit dem Mi- Multivibrators 29 liegt mit seinem Emitter 30 am nuspol der Gleichstromquelle 9 Verbindung hat, so- Pluspol der Gleichstromquelle 9, ferner mit seinem lange der Unterbrecher geschlossen ist. Die Wider- Kollektor 31 an der Basis 28 des unmittelbar durch stände 19 und 20 lassen sich auch, wie mit gestrichel- 5 den Multivibrator 29 gesteuerten Transistors T 3 sotem Linienzug angedeutet, durch einen gemeinsamen wie gleichzeitig über einen Widerstand 32 am Minus-Widerstand 21 ersetzen, jedoch muß dann jeder Ba- pol der Gleichstromquelle 9 und schließlich mit seisis 15 und 16 eine in Durchlaßrichtung ihr abge- ner Basis 33 an dem Mittelpunkt eines aus den wandte Diode 22 bzw. 23 vorgeschaltet sein. Schließ- Widerständen 34 und 35 bestehenden ohmschen lieh ist der Gleichstromquelle 9 noch ein Betriebs- io Spannungsteilers. Der Mittelpunkt des Spannungsteischalter 24 (Zündschalter) vor- und dieser Reihen- lers ist über eine Wicklung 36 eines mit der Brennschaltung, bestehend aus der Gleichstromquelle 9 kraftmaschine B mechanisch gekuppelten magneti- und dem Betriebsschalter 24, ein Kondensator 25 sehen Gebers G mit dem Pluspol der Gleichstromparallel geschaltet. quelle 9 verbunden, wobei die Wicklung 36 des ma-

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach 15 gnetischen Gebers G eine Begrenzungsdiode 37 im F i g. 1 ist folgende: Wird der mit der Brennkraftma- Nebenschluß hat. Der Widerstand 34 liegt am Plusschineß mechanisch gekuppelte Unterbrecher 10 im pol der Gleichstromquelle 9, der Widerstand 35 am Zündzeitpunkt geöffnet, so entfällt das negative Po- Kollektor 38 des auf Stromdurchgang geschalteten tential an den Basen 15,16 der Transistoren Tl und Transistors T 4 des Multivibrators 29. Dieser Transi-Γ2. Wegen der mit dem Batteriepluspol verbünde- 20 stör Γ 4 ist außerdem mit seinem Kollektor 38 über nen Widerstände 17,18 wird das Basispotential posi- einen Widerstand 39 an den Minuspol der Gleichtiv, wodurch die Emitter-Kollektor-Strecke der Tran- stromquelle 9, ferner mit seinem Emitter 40 an den sistoren Tl, TZ gesperrt wird. Hierbei wird jeder Pluspol der Gleichstromquelle9 und schließlich mit der von der Gleichstromquelle 9 über den Betriebs- seiner Basis 41 über einen Widerstand 42 an den Mischalter 24 geführten Stromkreise der Zündspulen- 25 nuspol der Gleichstromquelle 9 sowie über einen Primärwicklungen 7,8 unterbrochen und in den Kondensator 43 an den Kollektor 31 des auf Strom-Zündspulensekundärwicklungen 3,4 ein Hochspan- sperrung eingestellten Transistors T 5 geschaltet,
nungsstoß induziert, der die Zündkerzen 1,2 in der Die hier nicht erwähnten, mit gleichen Bezugszah-

Brennkraftmaschine B unter Entflammung des korn- len wie in F i g. 1 versehenen Schaltelemente sind soprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches im gleichen 30 wohl hinsichtlich ihrer Zusammenschaltung als auch Moment zündet. Die den Basen 15, 16 vorgeschalte- hinsichtlich ihrer Wirkungsweise unverändert iiberten Widerstände 19, 20 dienen zur Festlegung des nommen und daher nicht noch einmal beschrieben,
notwendigen Basispotentials für den Stromdurchlaß Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach

in der Emitter-Kollektor-Strecke und außerdem zur F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 in fol-Entkopplung der Transistoren Tl, Tl, wogegen die 35 gender Weise:

Entkopplung bei Anwendung eines gemeinsamen Ba- Ein in der Wicklung 36 des magnetischen Ge-

siswiderstandes 21 durch die den Basen 15, 16 vor- bers G erzeugter, hinsichtlich seiner Größe durch die geschalteten Dioden 22, 23 erfolgt. Der parallel zur Diode 37 begrenzter Spannungsimpuls verändert das Gleichstromquelle 9 und dem Betriebsschalter 24 lie- durch den Spannungsteiler 34, 35 an der Basis 33 gende Kondensator 25 verhindert das Eindringen 40 des zunächst gesperrten Transistors T 5 des Multivivon Störimpulsen in die Schaltung, die durch Entla- brators 29 festgelegte Potential in negativer Richtung, dung beim Funkenüberschlag an den Kerzen und bei so daß dieser Transistor T 5 in den stromdurchlassonstigen Schaltvorgängen im Stromversorgungsnetz senden Zustand übergeht. Damit wird durch den mit auftreten können. seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe liegenden

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 unterschei- 45 Widerstand 32 ein positives Potential an der Basis 28 det sich von der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsan- des unmittelbar an den Multivibrator 29 geschalteten Ordnung durch die Schalteinrichtung zur Auslösung Transistors T3 hervorgerufen, so daß dieser.sperrt der Sperrung der den Zündspulen 5,6 zugeordneten und in gleicher Weise den Zündvorgang bewirkt, wie Transistoren Tl, Tl im Zündzeitpunkt, wobei in er nach Fig. 1 durch Öffnen des Unterbrechers 10 diesem Fall für die Transistoren Tl, Γ 2 zweckmä- 50 beschrieben ist. Außerdem wird aber auch der norßig der gemeinsame Basiswiderstand 21 und die Ent- malerweise auf Stromdurchlaß geschaltete Transistor kopplung mittels der Dioden 22, 23 Verwendung fin- T 4 des Multivibrators 29 gesperrt und so lange in det. Die vorliegende Schalteinrichtung besteht aus diesem Zustand gehalten, bis sich der zwischen seieinem während des Betriebes auf Stromdurchlaß ge- ner Basis 41 und dem Kollektor 31 des anderen Mulschalteten pnp-Transistor T 3, der mit seinem Emit- 55 tivibratortransistors Γ 5 liegende Kondensator 43 ter 26 über je eine der Dioden 22, 23 an je eine der über den zwischen der Basis 41 des erstgenannten Basen 15, 16 der den Zündspulen 5,6 zugeordneten Transistors T 4 und dem Minuspol der Gleichstrom-Transistoren Tl, T1 liegt. Der Transistor T3 steht quelle9 liegenden Widerstand 42 entladen hat. ferner mit seinem Kollektor 27 über den gemeinsa- Durch die jetzt gesperrte Emitter-Kollektor-Strecke men Basiswiderstand 21 der Transistoren Tl, Tl 60 des Multivibrator-Transistors T4 wird über den zwimit dem Minuspol der Gleichstromquelle 9 in Ver- sehen seinem Kollektor 38 und dem Minuspol der bindung und ist schließlich mit seiner Basis 20 an Gleichstromquelle 9 liegenden Widerstand 39 sowie einem mit einem strichpunktierten Linienzug umran- über den dann in Reihe zu diesem liegenden Widerdeten monostabilen Multivibrator 29 angeschlossen. stand 35 des Spannungsteilers der andere Multivibra-Der Multivibrator 29 besteht aus einem während des 65 tor-Transistor Γ 5 an seiner Basis 33 auf negativem Betriebes auf Stromdurchlaß geschalteten pnp-Tran- Potential und damit die Emitter-Kollektor-Strecke sistor TA und einem während des Betriebes auf im stromdurchlassenden Zustand gehalten. Erst nach Stromsperrung geschalteten pnp-Transistor Γ 5. Der Entladung des Kondensators 43 kippt der Multivi-

brator 29 in seinen Ausgangszustand zurück und ist dann zur Auslösung eines weiteren Zündvorganges bereit.

Es ist selbstverständlich auch möglich, wie mit gestricheltem Linienzug angedeutet, den Transistor Γ 3, der unmittelbar vor den den Zündspulen 5,6 zugeordneten Transistoren Tl, T2 liegt, durch den mechanisch mit der Brennkraftmaschine B gekuppelten Unterbrecher 10 ähnlich wie in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 zu steuern, indem seine Basis 28 bei geschlossenem Unterbrecher 10 über einen

Widerstand 44 negatives Potential erhält, beim Öffnen des Unterbrechers 10 im Zündzeitpunkt jedoch durch einen zwischen die Basis 28 und den Emitter 26 geschalteten Widerstand 45 auf positiven Potential angehoben wird.

Da bei dieser Schaltungsanordnung mit dem Unterbrecher 10 nur relativ kleine Ströme zu schalten sind, wird die Wahl kleinerer Abmessungen möglich und ferner die bei ihm sonst übliche, durch Kontaktabbrand verursachte Störanfälligkeit in befriedigendem Maße beseitigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309582/Π5

Claims

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung aufweisenden ersten Zündspule, mit einer eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung aufweisenden zweiten Zündspule und mit zwei gemeinsam einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkerzen, von denen die eine Zündkerze an der Sekundärwicklung der ersten Zündspule und die andere Zündkerze an der Sekundärwicklung der zweiten Zündspule liegt und von denen jede Zündkerze durch die mit Hilfe einer von der Brennkraftmaschine betriebenen Schalteinrichtung vornehmbare Unterbrechung des von einer Gleichstromquelle ausgehenden, über die Primärwicklungen der Zündspulen verlaufenden Stromflusses im gleichen Zeitpunkt ihre Zündspannung erhält, dadurch ao gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (7) der ersten Zündspule (5) mit der Schaltstrecke (11-13) eines ersten Schalttransistors (Tl) und die Primärwicklung (8) der zweiten Zündspule (6) mit der Schaltstrecke (12-14) eines zweiten Schalttransistors (T 2) je eine Serienschaltung bilden, wobei während des Betriebes diese beiden Serienschaltungen in Parallelschaltung an die Gleichstromquelle (9) angeschlossen sind und die Schalteinrichtung (10 bzw. 10, Γ 3 bzw. G, 36, Γ 3, Γ 4, Γ 5) im Zündzeitpunkt die Quelle eines diese beiden Schaltstrecken (11-13, 12-14) gemeinsam umsteuernden Steuersignals bildet.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einen ersten Bereich sowie einen zweiten Bereich unterteilter erster Spannungsteiler und ein ebenfalls in einen ersten Bereich sowie einen zweiten Bereich unterteilter, im Nebenschluß des ersten Spannungsteilers liegender zweiter Spannungsteiler vorgesehen sind, wobei der erste Bereich des ersten Spannungsteilers im Nebenschluß der Steuerstrecke (13-15) des ersten Schalttransistors (Γ1) und der erste Bereich des zweiten Spannungsteilers im Neben-Schluß der Steuerstrecke (14-16) des zweiten Schalttransistors (T 2) liegt und wobei ferner während des Betriebes die miteinander verbundenen Enden der beiden ersten Bereiche ständig an dem einen Pol der Gleichstromquelle (9) liegen, während die miteinander verbundenen Enden der beiden zweiten Bereiche mittels der Schalteinrichtung an den anderen Pol der Gleichstromquelle (9) anschließbar sind.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich des ersten Spannungsteilers und der erste Bereich des zweiten Spannungsteilers je durch einen ohmschen Widerstand (17 bzw. 18) gebildet sind.

4. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich des ersten Spannungsteilers und der zweite Bereich des zweiten Spannungsteilers je durch einen ohmschen Widerstand (19 bzw. 20) gebildet sind.

5. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich des ersten Spannungsteilers und der zweite Bereich des zweiten Spannungsteilers je durch eine von der Gleichstromquelle (9) in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode (22 bzw. 23) gebildet sind.

6. Zündanlage nach Anspruch 1,2,3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Verbindung, die von den miteinander verbundenen Enden der beiden zweiten Bereiche zu der Gleichstromquelle (9) führt, einen Widerstand (21) enthält.

7. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Verbindung, die von den miteinander verbundenen Enden der beiden zweiten Bereiche zu der Gleichstromquelle (9) führt, im Zündzeitpunkt durch die Schalteinrichtung unterbrochen wird.

8. Zündanlage nach Anspruch 1,2,3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbrechung derjenigen Verbindung, die von den miteinander verbundenen Enden der beiden zweiten Bereiche zu der Gleichstromquelle führt, ein Nockenschalter (10) Verwendung findet.

9. Zündanlage nach Anspruch 1, 2, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbrechung derjenigen Verbindung, die von den miteinander verbundenen Enden der beiden zweiten Bereiche zu der Gleichstromquelle (9) führt, die Schaltstrecke (26-27) eines Steuertransistors (T 3) Verwendung findet.

10. Zündanlage nach Anspruch 1, 2, 3, .7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Steuertransistors (T 3) der Nockenschalter (10) dient.

11. Zündanlage nach Anspruch 1, 2, 3, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Steuertransistors (Γ3) ein mit der Brennkraftmaschine (8) gekuppelter induktiver Geber (G) dient, der über einen monostabilen Multivibrator (29) mit dem Steuertransistor (Γ 3) in Verbindung steht.