DE1464050B2 - Transistorisierte Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine transistori- beschriebenen Weise in einer Schaltung verwendet, sierte Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit so macht sich sein Hauptnachteil, nämlich die Tateiner Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung, sache, daß er auch nach Abklingen des beispielseinem mit der Brennkraftmaschine synchron arbei- weise auf magnetischem Wege erzeugten Einschalttenden Zündverteiler zur aufeinanderfolgenden Ver- 5 impulse weiter durchgeschaltet bleibt und erst durch bindung der Zündkerzen mit der Sekundärwicklung Umpolung bzw. durch Verschwinden des an seinen der Zündspule und einem synchron mit dem Zünd- Hauptelektroden anliegenden Potentials gesperrt verteiler arbeitenden Unterbrecher. werden kann, stark bemerkbar. In der Schaltung

Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auf der nach der französischen Patentschrift wird diesem in der deutschen Offenlegungsschrift 1464 049 be- ίο Nachteil dadurch begegnet, daß, wie schon erwähnt, schriebenen Erfindung und kann als eine Weiterent- eine zusätzliche Kunstschaltung, bestehend aus Sparwicklung und in einigen Punkten als Verbesserung transformator und Kondensator, verwendet wird, die dieser Erfindung angesehen werden. Bei der in der in der Lage ist, kurzzeitig an die Hauptelektroden erwähnten Offenlegungsschrift beschriebenen Zünd- des Thyristors eine Löschspannung zu legen, so daß einrichtung wird, praktisch unmittelbar bevor der 15 dieser wieder abgeschaltet wird. Zu diesem Zweck Zündfunke in der Sekundärwicklung der Zündspule muß jedoch Energie aus dem Hauptstromkreis ententstehen soll, der Zündspule ein ganz bestimmter nommen werden; außerdem wird, da die Induktivität elektrischer Energiebetrag durch das Verbinden der der ersten Teilwicklung des Spartransformators in Fahrzeugbatterie mit ihrer Primärwicklung zugeführt. Reihe mit dem Thyristor zwischen Primärwicklung Die Verbindung von Primärwicklung der Zündspule 20 der Zündspule und Fahrzeugbatterie geschaltet ist, mit Fahrzeugbatterie erfolgt durch ein Halbleiter- die Anstiegssteilheit des Ladestroms für die Zündschaltelement, beispielsweise einen Transistor, in spule herabgesetzt. / dessen Steuerkreis ein in zwei Magnetisierungszustän- Die Erfindung verwendet ebenfalls in einem Teil \ ' den sättigbarer Schaltkern so angeordnet ist, daß das ihrer Schaltung einen Thyristor, vermeidet jedoch Umschalten des Schaltkerns von dem einen Magneti- 25 dessen Nachteile durch eine andere Art der Schalsierungszustand in den anderen die Zeitdauer für das tung.

Leitendsein des Transistors und somit die Erregung Die Erfindung hat weiterhin die Aufgabe, eine in der Primärwicklung der Zündspule bestimmt und allen Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine steuert. Wie bei den sonstigen üblichen Zündsyste- voll leistungsfähige Zündeinrichtung zu schaffen, bei men ist auch bei dieser Anordnung das die Energie 30 welcher eine bestimmte elektrische Energiemenge für speichernde Element die Primärwicklung der Zünd- jede Zündung bereitgestellt wird, die für alle Bespüle, d. h. die Energiespeicherung erfolgt auf magne- triebsbedingungen voll ausreichend ist, d. h. von der tischem Wege. Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig ist.

Aus der französischen Patentschrift 1 300 213 ist Die Lösung der Aufgabe wird bei der eingangs eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen be- 35 genannten Zündeinrichtung gemäß der Erfindung kannt, bei welcher ein sogenannter Thyristor zum dadurch erreicht, daß ein im Stromkreis der Primär-Anschalten der Primärwicklung der Zündspule an wicklung der Zündspule liegender und die Zünddie Fahrzeugbatterie im Moment der Zündung ver- energie vorübergehend speichernder Kondensator unwendet wird. Bei der bekannten Einrichtung ist der mittelbar zu Beginn eines jeden Zündzyklus bei öff-Thyristor in Reihe mit der Primärwicklung der Zünd- 40 nen der Unterbrecherkontakte in die Primärwicklung spule und der einen Teilwicklung eines sogenannten der Zündspule entladen wird und daß elektrische Spar- bzw. Autotransformators geschaltet, während Schaltungselemente vorgesehen sind, die nach einer die andere Teilwicklung des Spartransformators in konstanten Zeitdauer während desselben Zündzyklus Reihe mit einem Kondensator den beiden Haupt- den Kondensator auf eine vorbestimmte konstante I elektroden des Thyristors parallel geschaltet ist. Be- 45 elektrische Energiemenge wieder aufladen,
kommt der Thyristor einen Einschaltimpuls von einer Bei der Erfindung ist somit das die Zündenergie unterbrecherähnlichen, auf magnetischer Basis arbei- speichernde Element nicht wie bei den sonstigen übtenden Impulsspannungsquelle zugeleitet, so schaltet liehen Zündeinrichtungen die Induktivität der Zünder durch und legt die Primärwicklung der Zündspule spule, sondern ein Kondensator, wodurch sich verüber die erste Teilwicklung des Spartransformators 50 schiedene Vorteile ergeben. Zunächst ist es möglich, an Batteriespannung. Dadurch ändert sich der den Ladestrom bzw. die vorbestimmte konstante. Magnetisierungszustand des Spartransformatorkerns elektrische Energiemenge, die jeweils für eine Zünschlagartig und fällt in einem bestimmten Sättigungs- dung benötigt wird, zu jedem beliebigen günstigen zustand, wobei in der zweiten Teilwicklung des Zeitpunkt aufzunehmen, sie aber auch dann so lange Spartransformators eine Gegenspannung induziert 55 zu speichern, bis sie zu einem gegebenen Zeitpunkt wird, die nunmehr in dem Kreis Kondensator, Thyri- zum Zünden an den Zündkerzen des Motors benötigt stör und zweite Spartransformatorwicklung einen sol- wird. Der Kondensator erlaubt somit entsprechend chen Strom treibt, daß schließlich der Kondensator seiner Bemessung eine kraftvolle Energiespeicherung umgeladen ist und, da er parallel zum Thyristor liegt, und die Möglichkeit, einen sehr genauen Zeitpunkt an die Hauptelektroden des Thyristors ein Sperr- 60 zur Freigabe dieser Energie vorzusehen,
potential legt. Der Thyristor ist dann bis zum nach- Dadurch ist es möglich, die Zündeinrichtung nach sten Eintreffen eines Einschalt-Zündimpulses aus- der Erfindung auch in Kraftfahrzeuge einzubauen, geschaltet, wodurch sich der Kondensator über Spar- die mit den bisher üblichen-Zündeinrichtungen austransformatorwicklung und Primärwicklung der gestattet sind, und zwar ohne daß es einer Änderung Zündspule wieder auf seinen ursprünglichen Ladungs- 65 der jeweils eingestellten Vorzündung bedarf,
zustand umladen kann und dadurch gleichzeitig den Ein weiterer Vorteil ist, daß die Zeitdauer zwialten Magnetisierungszustand des Spartransformator- sehen Entladung und Ladung des Kondensators kerns wiederherstellt. Wird ein Thyristor in der oben durch die Umschaltgeschwindigkeit eines magneti-

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-hen Schaltkerns von einem Sättigungszustand in In F i g. 1 ist mit 10 die elektrische Energiequelle, S-'-ΐΐ anderen bedingt ist. Dabei liegt der in zwei Sät- beispielsweise die Fahrzeugbatterie bezeichnet. Der •^un^szuständen magnetisierbare Schaltkern im negative Pol 11 der Fahrzeugbatterie ist über eine ^uerkreis eines Transistors, dessen Emitter- Kollek- Leitung 13 mit der Masseleitung 12 verbunden, der ;or-Strecke in Reihe mit der Fahrzeugbatterie und der 5 positive Pol 14 führt zu einem Knotenpunkt 16, von Primärwicklung eines Ladetransformators liegt. Der dem zunächst eine auf einem sättigbaren Schaltkern im Steuerkreis" des Transistors liegende Schaltkern 21 aufgebrachte Wicklung 18 ausgeht, deren anderer «'ibt den Stromfluß von der Batterie über den Transi- Anschluß über einen Widerstand 23 und über einen stör in die Primärwicklung des Ladetransformators von dem Motor synchron gesteuerten Unterbrecher frei, und zwar für einen kurzen konstanten Zeitraum, io 25 mit Masse 12 verbunden ist. Der Unterbrecher der von der Umschaltgeschwindigkeit des Schalt- arbeitet auf bekannte Weise; die Kontakte 26, 27 kerns bedinet ist. Die Erregung der Primärwicklung werden, gesteuert von der Nockenscheibe 31, pericies Ladetransformators beginnt, wenn der vom Mo- odisch durch den Stößel 32 geöSnet, dies geschieht tor betätigte Unterbrecher öffnet und dadurch den synchron vom Antrieb des Zündverteilers her, wie Stromfluß durch eine auf dem Schaltkern befindliche 15 durch die gestrichelte Linie angedeutet.
Wicklung unterbricht. Der Stromfluß durch die Pri- Weiterhin ist der positive Anschluß der Fahrzeugmärwicklung des Ladetransformators wird unterbro- batterie noch über eine weitere, auf dem Schaltkern chen. wenn ^der Schaltkern im Steuerkreis des Transi- 21 aufgebrachte Wicklung 35 mit dem Emitter 42 stors seinen zweiten Sättigungszustand erreicht hat. eines Schalttransistors 43 verbunden, dessen Kollek-In diesem Moment, d.h. bei Unterbrechung des 20 toranschluß 44 über eine Leitung 46 mit der Primär-Stromflusses durch den Transistor, wird die in der wicklung eines Ladetransformators 48 verbunden ist, <s· Primärwicklung des Ladetransformators gespeicherte deren anderer Anschluß an Masse liegt.
' elektrische Energie auf den Speicherkondensator Parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des Schaltübertragen, von welchem sie dann zu einem geeigne- transistors 43 ist dann noch eine dritte Wicklung 57 ten Zeitpunkt durch einen Schaltbefehl abgerufen 25 (Rückkopplungswicklung) auf dem Schaltkern angewerden kann. Das geschieht dadurch, daß zunächst ordnet, die über einen Widerstnd 61 direkt mit der die Primärwicklung der Zündspule selbst über einen Basis des Transistors verbunden ist. Der andere AnThyristor mit dem Kondensator verbunden ist und Schluß der Wicklung 57 ist mit dem Emitteranschluß daß jedoch der Kondensator seinerseits wieder über des Transistors verbunden. Parallel zu der Wicklung eine Diode mit der Sekundärwicklung des Ladetrans- 30 57 befindet sich noch ein Widerstand 63.
formators verbunden ist und daß der zwischen Kon- Auf dem Ladetransformator 48 sind zwei Sekundensator und Primärwicklung der Zündspule liegende därwicklungen angebracht, von denen die eine Se-Thyristor während des Ladevorgangs des Konden- kundärwicklung, nämlich die Steuerwicklung 101, mit sators gesperrt ist, damit nicht die Energie sofort der Steuerelektrode eines Thyristors 91 verbunden wieder in die Primärwicklung der Zündspule ab- 35 ist, auf dessen Wirkungsweise weiter unten noch einfließen kann. gegangen wird. Die andere Sekundärwicklung 53 ist

Der als gesteuerter Gleichrichter arbeitende Thyri- mit der Primärwicklung 52 in der Art eines Spar-

stor verhindert somit eine Entladung des Konden- transformators geschaltet und ist über eine Diode 78

sators in die Primärwicklung der Zündspule bis zu mit einem als Ladekondensator zu bezeichnenden

dem Zeitpunkt, in dem die Energie abgerufen wird. 40 Kondensator 73 verbunden, dessen anderer Anschluß

Das erfolgt dadurch, daß die Steuerelektrode des ebenfalls an Masse 12 liegt.

zwischen Kondensator und Primärwicklung liegenden Parallel zu dem Kondensator 73 befindet sich die

Thyristors so mit einer weiteren, auf dem Ladetrans- Primärwicklung 85 einer Zündspule 86, und zwar ist

. ' formator aufgebrachten Steuerwicklung verbunden der eine Anschluß 87 der Zündspule über ein schon

ist, daß der Thyristor nur bei Erregung der Primär- 45 erwähntes Festkörperschaltelement, nämlich den

wicklung des Ladetransformators den Kondensator Thyristor 91 mit dem einen Anschluß des Kofiden-

mit der Primärwicklung der Zündspule verbindet, sators 73 verbunden, während der andere Anschluß

dagegen sperrt, wenn bei Abschalten der Ladetrans- der Primärwicklung an Masse liegt. Die Sekundär-

formatorspannung durch das zusammenbrechende wicklung 110 der Zündspule 86 ist auf bekannte

Magnetfeld die Sekundärwicklung des Ladetransfor- 50 Weise mit einem Verteilerläufer 112 verbunden, der

mators Spannung führt und die dabei entstehende beim Betrieb des Motors jeweils nacheinander die

Energie auf den Kondensator übertragen wird. Sekundärwicklung 110 mit den Zündkerzen 114 ver-

Durch diese Schaltungsanordnung braucht der ver- bindet.

wendete Thyristor nicht durch eine besondere Kunst- Wie schon erwähnt, ist die Steuerelektrode 96 des schaltung wieder gesperrt zu werden, sondern der 55 gesteuerten Gleichrichters 91 (Thyristor) mit einer Thyristor gelangt von allein wieder in seinen Sperr- auf dem Ladetransformator 48 aufgebrachten Steuerzustand, wenn die Energie von dem Kondensator wicklung 101 verbunden, und zwar über einen Widervöllig in die Zündspule geflossen ist. Der Thyristor stand 99, während der andere Anschluß der Steuerkann erst dann wieder leitend gesteuert werden, wenn wicklung mit der Kathode 93 des Thyristors verbunein neuer Steuerimpuls an seiner Steuerelektrode 60 den ist. Parallel zu Kathode und Steuerelektrode des auftritt. Thyristors befindet sich noch ein Widerstand 94.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise Zur Erklärung der Wirkungsweise der Zündeineines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand richtung nach der Erfindung soll von einem Moment der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt ausgegangen werden, bei welchem die Kontakte des

F i g. 1 die Schaltung eines Ausführungsbeispiels 65 Unterbrechers 25 geschlossen sind. Dann ist ein

der Erfindung und Stromkreis von der Batterie über die erste auf dem

F i g. 2 die Hysteresisschleife des in dem Ausfüh- Schaltkern 21 aufgebrachte Wicklung 18 zu Masse

rungsbeispiel verwendeten sättigbaren Schaltkerns. hergestellt. Durch den dadurch hervorgerufenen

Stromfluß befindet sich der Schaltkern 21 in seinem negativen Sättigungszustand (und zwar am Punkt — B der Hysteresisschleife in Fig. 2). Dieser negative Sättigungszustand entspricht einer Amperewindungszähl von -NJ₁ in Fig. 2 und wird durch den Stromfluß und die Anzahl der Windungen in der Wicklung 18 hervorgerufen. Solange der Unterbrecher 25 geschlossen ist und der Schaltkern 21 sich in seinem negativen Sättigungszustand befindet, wird in die Rückkopplungswicklung 57, die mit der Basis des Transistors 43 verbunden ist, keine Spannung induziert, so daß, bewirkt durch die Widerstände 63 und 61 im Basis-Emitter-Kreis des Transistors, die Basis 62 des Transistors praktisch Emitterpotential aufweist und der Transistor sich im Sperrzustand befindet.

öffnet nunmehr der Unterbrecher, so wird, da der Strom durch die Wicklung 18 verschwindet, der Magnetisierungszustand des sättigbaren Schaltkerns 21 auf seinen Remanenzwert (B- in F i g. 2) zurückfallen; das hat zur Folge, daß in der Wicklung 57 eins Spannung von einer solchen Polarität induziert wird, daß der Transistor 43 leitend gesteuert wird. Die punktmarkierten Anschlüsse der Wicklungen auf dem Schaltkern 21 kennzeichnen die Anschlüsse, an denen eine positive Spannung erscheinen wird, wenn der Unterbrecher 25 öffnet und der sättigbare Schaltkern dadurch von seinem negativen Sättigungszustand auf seinen remanenten Zustand zurückfällt. Das Leitendwerden des Transistors 43 erlaubt einen Stromfluß von dem positiven Anschluß 14 der Batterie über die Wicklung 35 des Schaltkerns 21 in die Primärwicklung 52 des Ladetransformators. Das hat gleichzeitig eine Rückkopplungswirkung in der Form zur Folge, daß die Magnetisierung des Schaltkerns 21 durch den am punktmarkierten Anschluß der Wicklung 35 auftretenden positiven Stromfluß in seinen positiven Sättigungszustand (bei +B in Fig. 2) getrieben wird, was gleichzeitig ein weiteres Ansteigen des Basispotentials des Transistors zur Folge hat, so daß der Transistor voll aufgesteuert wird. Erreicht ist der volle positive Sättigungszustand bei einer Amperewindungszahl +NJ₂ in Fig. 2, was durch die Wicklung 35 erreicht wird, die zwar eine wesentlich geringere Windungsanzahl, jedoch einen sehr hohen Stromdurchfluß aufweist. Die genaue Wirkungsweise dieses Schaltungsteils ist in der Offenlegungsschrift 1 464 049 ausführlich beschrieben, so daß in diesem Zusammenhang nicht weiter darauf eingegangen zu werden braucht.

Während des genau bestimmten und konstanten Zeitraums also, in welchem der Schaltkern 21 von seinem vollen negativen Sättigungszustand in seinen positiven Sättigungszustand geschaltet wird, befindet sich der Transistor 43 im leitenden Zustand, was einen kraftvollen Ladestrom für die Primärwicklung 52 des Ladetransformators 48 zur Folge hat, da dieser praktisch direkt mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, wenn man von dem sehr geringen Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke des leitend gesteuerten Transistors und dem ebenfalls sehr kleinen Widerstand der Wicklung 35 absieht.

Hat der sättigbare Schaltkem 21 schließlich den positiven Sättigungszustand erreicht, wird keine weitere Spannung in der sich im Basissteuerkreis des Transistors befindlichen Rückkopplungswicklung 57 induziert, so daß der Transistor zu sperren beginnt. Dadurch hört auch die von der Wicklung 35 herrührende Durchflutung des Magnetkerns auf, so daß dieser auf seinen remanenten Magnetisierungszustand bei B + in Fig. 2 zurückfällt. Diese dadurch bewirkte Änderung der magnetischen Induktion erzeugt darüber hinaus in der Rückkopplungswicklung 57 eine nun umgekehrt gepolte Spannung, so daß der Transistor sehr schnell in den nichtleitenden Zustand geschaltet wird und der Stromfluß von der Batterie zur Primärwicklung des Ladetransformators unterbrochen wird.

Wie schon erwähnt, ist die Zeit, während der Transistor 43 leitend ist, durch den Zeitraum bestimmt, den der Schaltkern 21 benötigt, um von seinem negativen Sättigungszustand in den positiven Sättigungszustand zu gelangen. Von dem positiven Sättigungszustand fällt der Schaltkern dann auf seinen positiven Remanenzpunkt zurück, wodurch gleichzeitig in der Rückkopplungswicklung 57 eine umgekehrt gepolte Gegenspannung erzeugt wird, die durch den Widerstand 63 auf einen ungefährlichen Wert begrenzt, deren Dauer aber auch auf Grund seiner Wirkung in Verbindung mit der Wicklung 57 , verlängert wird. Dadurch wird verhindert, daß der (C Transistor eventuell wieder in den leitenden Zustand gelangt. Der in der Basiszuleitung liegende Widerstand 61 dagegen bestimmt im weiten Umfang die Dauer des Zeitraumes mit, in welchem der Transistör 43 leitend gesteuert ist, da er für die tatsächlich jeweils vorhandene Spannung über der Rückkopplungswicklung 57 bestimmend ist. Er ist so eingestellt, daß das Energieniveau, auf welches die Primärwicklung des Ladetransformators aufgeladen werden soll, auch tatsächlich erreicht wird. Der Widerstand 61 kann während des Anlassens Überbrückt, also kurzgeschlossen werden, was einen einfachen Ausgleich für die während des Anlassens herabgesetzte Versorgungsspannung und für eine unter Umständen daraus resultierende geringere Energiespeicherung schafft.

Unmittelbar wenn der Transistor 43 in Sperrzustand geschaltet ist, wird durch das nunmehr zusammenbrechende, von dem ursprünglichen Ladestrom aufgebaute Magnetfeld eine sehr hohe Spannung in der Sekundärwicklung 53, aber auch in der ( Primärwicklung 52 des Ladetransformators induziert. Der Ladetransformator 48 ist dabei so aufgebaut, daß die sekundären Windungszahlen ein Vielfaches der primären Windungszahlen betragen, so daß eine entsprechende hochtransformierte Sekundärspannung entsteht. Diese induzierten Spannungen sind an den punktmarkierten Anschlüssen des Ladetransformators 48 negativ, so daß der Ladekondensator 73, der mit der Sekundärwicklung des Ladetransformators 48 in Reihe liegt, über die nunmehr in Flußrichtung gepolte Diode 78 auf die Sekundärspannung aufgeladen wird. Dabei ist außerdem auch noch der mit dem Kollektor des Transistors verbundene Anschluß der Primärwicklung des Ladetransformators über eine weitere Diode 107 und einen mit der Diode in Reihe geschalteten Widerstand 104 auch noch mit dem Kondensator 73 verbunden, so daß auch die in der Primärwicklung selbst induzierten Spannungen auf den Ladekondensator 73 gelangen. Der Kondensatorladestrom hat dabei in etwa eine Wellenform, die einer Viertelperiode der Kosinusfunktion ähnelt, die Spannung am Kondensator entspricht somit der Sekundärspitzenspannung, da sich die Diode 78 nach Durchlaufen der Spitzenspan-

nun« im Sperrzustand befindet Und auch der Thyristor 91 als gesteuerter Gleichrichter sich noch in seinem Sperrzustand befindet. Die zu diesem Moment in der Steuerwicklung 101 des Thyristors 91, die sich als zweite Sekundärwicklung auf dem Ladetransformator befindet, induzierte Spannung ist nämlich am punktmarkierten Anschluß negativ und hält den Thyristor 91 weiter in seinem nichtleitenden Zustand vorgespannt.

Entweder unmittelbar nachdem die Zündenergie in dem Kondensator 73 gespeichert ist oder zu einem beliebig späteren Zeitpunkt wird dann der Unterbrecher 25 wieder schließen und damit den Stromfiuß durch die Wicklung 18 des Schaltkerns 21 wiederherstellen. Durch die dadurch entstehende masnetische Durchflutung wird der Schaltkern 21 wieder in seinen negativen Sättigungszustand bei — B in F i g. 2 zurückgeschaltet. Dieser Vorgang induziert lediglich eine solche Vorspannung in der Rückkopplungswicklung 57, daß der Transistor 43 weiter in seinem nichtleitenden Zustand gehalten wird,
ν Erst wenn sich der Unterbrecher 25 wieder öffnet, ^ wird ein neuer Zündzyklus eingeleitet, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr der Kondensator 73 im Gegensatz zu dem vorher besprochenen Zündzyklus schon auf eine sehr hohe Spannung aufgeladen ist.

Wie vorher schon ausgeführt, beginnt unmittelbar nach öffnen der Unterbrecherkontakte 25 der Ladestrom in der Primärwicklung des Ladetransformators 48 zu fließen, bewirkt durch die Umschaltung des sättigbaren Schaltkerns 21. Durch dieses Aufladen der Primärwicklung des Ladetransformators, also nicht durch das zusammenbrechende Magnetfeld, wird aber sofort bei Öffnen der Unterbrecherkontakte an den punktmarkierten Anschluß der Steuerwicklung 101 des Ladetransformators ein positiver elektrischer Energieimpuls erzeugt, der den Thyristor 91 in den leitenden Zustand bringt und somit eine Verbindung zwischen Primärwicklung 85 der Zündspule 86 und dem Kondensator 73 herstellt. Der Kondensator 73 kann sich in die Primärwicklung der Zündspule entladen, wodurch dann auf bekannte Weise in der Sekundärwicklung 110 der ..') Zündspule die hochtransformierten Zündspannungen erzeugt werden. Diese werden über den Verteilerläufer 112 und eine der Leitungen 115 bis 120 den Zündkerzen 114 zugeführt. Nach der Entladung des Kondensators 73 schaltet der steuerbare Gleichrichter 91 von selbst wieder in den Sperrzustand. Da die Entladung des Kondensators 73 in die ■■ Primärwicklung der Zündspule sehr schnell vor sich geht, wird sich der Transistor 43 noch in seinem leitenden Zustand befinden, wenn die Entladung beendet ist. Erst dann hat auch der sättigbare Schaltkern seinen positiven Sättigungszustand erreicht, der Transistor schaltet ab, und die dadurch in der Sekundärwicklung des Ladetransformators entstehenden Spannungen können auf den Kondensator 73 übertragen werden. Es finden somit sowohl eine Entladung als auch eine Ladung des Kondensators 73 innerhalb desselben Zündzeitpunktes statt; entscheidend dabei ist jedoch, daß die Entladung des Kondensators und damit das Entstehen der Zündspannungen für die Zündkerzen des Motors praktisch genau in dem Moment erfolgen, an welchem der Unterbrecher öffnet, während die Ladung bzw. der Beginn der Ladung des Kondensators durch das Umschalten des sättigbaren Schaltkerns 21 bestimmt ist und zu einem innerhalb bestimmter Grenzen frei wählbaren Zeitpunkt geschieht.

Die vorliegende Zündeinrichtung kann somit besonders bei Kraftfahrzeugen Anwendung finden, bei

.5 welcher eine Zündung dann erfolgen muß, wenn der Unterbrecher öffnet, da das auch auf die vorliegende Zündeinrichtung zutrifft. Dies ist praktisch bei sämtlichen Kraftfahrzeugen so, daß die vorliegende Zündeinrichtung ohne Änderung der Vorzündungsbedingungen, die im Hinblick auf das Öffnen des Unterbrechers festgelegt werden, eingesetzt werden kann.

Die in Reihe mit dem Widerstand 104 zwischen den Kollektoranschluß des Transistors 43 und den Kondensator geschaltete Diode 107 hat noch mehrere andere Aufgaben. Die Streureaktanzkomponenten in dem Transformator 48 können nämlich infolge der unvollkommenen Kopplung der Wicklungen 52, 53 und 101 unmittelbar nach Sperren des Transistors 43 unangenehme Spannungsspitzen erzeugen. In

so diesem Fall bildet die Diode 107 eine direkte Verbindung zwischen der Primärwicklung 52, dem Kondensator 73 und dem Kollektor 44 des Transistors 43. Diesen Spannungsspitzen wird somit über die Diode 107 ein Weg zu dem Kondensator 73 geschaffen, wodurch gleichzeitig die Spitzenwerte dieser Streuspannungen begrenzt sind. Dadurch wird auch die Gegenspannung, die sonst am Transistor 43 liegen würde und diesen unter Umständen zerstören könnte, begrenzt. Die durch die Streureaktanz entstehende

3» Energie, zumindest jedoch ein großer Teil davon, wird in dem Kondensator 73 zusätzlich gespeichert. Tatsächlich kann dieser auf die Streureaktanz zurückzuführende Energieanteil bis zu 2O^fl/o der gesamten Energie im Ladetransformator 48 betragen, so daß die Wiedergewinnung und Speicherung dieser Energie im Kondensator 73 die Gesamtleistungsfähigkeit des Zündsystems steigert.

Außerdem schaltet die Diode 107 bei der Entladung des Kondensators 73 diesen an eine Gegen-

4ö spannung, die praktisch gleich der Batteriespannung ist, da die Spannung am Kollektoranschlußpunkt des Transistors 43 praktisch der Batteriespannung entspricht, wenn der Transistor leitend ist. Es wurde nun herausgefunden, daß diese Begrenzung der Gegenspannung an dem Kondensator 73 auf einen sehr nahe der Batteriespannung liegenden Werf eine Verlängerung der Entladungsdauer des Lichtbogens an den Zündkerzen 114 auf annähernd die doppelte Zeit erbringt, als wenn sich die Diode 107 nicht in der Schaltung befinden würde. Besonders bei der Verbrennung von Leichtkraftstoff hat diese Maßnahme daher Vorteile, da eine zufriedenstellende Verbrennung bei kurzer Lichtbogendauer nicht erfolgen kann.

Die Erfindung hat somit insbesondere zwei Vorteile. Sie erlaubt es zunächst, eine ganz bestimmte konstante elektrische Energiemenge, die völlig unabhängig ist von der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine, zum Zünden an den Zündkerzen zu einem beliebigen Zeitpunkt bereitzustellen, und sie kann ferner, da bei ihr die Zündung unmittelbar bei Öffnen der Unterbrecherkontakte erfolgt, in sämtliche gängige Kraftfahrzeuge ohne Veränderung der Vorzündungsbedingungen eingebaut werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Transistorisierte Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule mit Primär-

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und Sekundärwicklung, einem mit der Brennkraftmaschine synchron arbeitenden Zündverteiler zur aufeinanderfolgenden Verbindung der Zündkerzen mit der Sekundärwicklung der Zündspule und einem synchron mit dem Verteiler ,5 arbeitenden Unterbrecher, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Stromkreis der Primärwicklung (85) der Zündspule (86) liegender und die Zündenergie vorübergehend speichernder Kondensator (73) unmittelbar zu Beginn ernes ίο jeden Zündzyklus bei Öffnen der Unterbrecherkontakte (26, 27) in die Primärwicklung der Zündspule entladen wird und daß elektrische Schaltungselemente (21, 43, 48, 78) vorgesehen sind, die nach einer konstanten Zeitdauer während desselben Zündzyklus den Kondensator (73) auf eine vorbestimmte konstante elektrische Energiemenge wieder aufladen.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer zwischen Entladung und Ladung des Kondensators (73) durch die Umschaltgeschwindigkeit eines magnetischen Schaltkerns (21) von einem Sättigungszustand in den anderen bedingt ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in zwei Sättigungszuständen magnetisierbare Schaltkern (21) im Steuerkreis eines Transistors (43) liegt, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit einer Batterie (10) und der Primärwicklung (52) eines Ladetransformators (48) liegt.

4. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (85) der Zündspule (86) über einen Thyristor (91) mit dem Kondensator (73) verbunden ist und daß der Kondensator seinerseits wieder über eine Diode (77) mit der Sekundärwicklung (53) des Ladetransformators (48) verbunden ist und daß der zwischen Kondensator (73) und Primärwicklung (85) der Zündspule (86) liegende Thyristor (91) während des Ladevorganges des Kondensators gesperrt ist.

5. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (96) des zwischen Kondensator (73) und Primärwicklung (85) liegenden Thyristors (86) so mit einer weiteren, auf dem Ladetransformator (48) aufgebrachten Steuerwicklung (101) verbunden ist, daß der Thyristor (91) nur bei Erregung der Primärwicklung (52) des Ladetransformator (48) den Kondensator (73) mit der Primärwicklung (85) der Zündspule (86) verbindet, dagegen sperrt, wenn bei Abschalten der Ladetransformatorspannung durch das zusammenbrechende Magnetfeld die Sekundärwicklung (53) des Ladetransformators (48) Spannung führt.

6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem sich im Steuerkreis des Transistors (43) befindlichen Schaltkern (21) eine erste, mit der Basis (62) und dem Emitter (42) des Transistors (43) verbundene Wicklung (57), eine zweite zwischen Emitter (42) und der Batterie (10) geschaltete Wicklung (35) und eine dritte zwischen die Batterie (10) und den Unterbrecher (25) gegen Masse (Pol 11 bzw. Leitung 12) geschaltete Wicklung (18) befindet.

7. Zündeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkern (21) geschlossen Unterbrecherkontakten (26, 27) durch die dritte Wicklung (18) auf einen negativen Sättigungszustand (Punkt — B in Fig. 2) vormagnetisiert ist, so daß bei Öffnen der Unter- , brecherkontakte in der Basis-Steuerwicklung (57) ( des Transistors (43) eine solche Spannung induziert wird, daß der Transistor (43) in den leitenden Zustand geschaltet wird.

8. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Emitterkreis des Transistors liegende zweite Wicklung (35) mit der Basis-Steuerwicklung (57) in positiver Rückkopplungsrichtung gewickelt ist.

9. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Umschaltung des Schaltkerns (21) leitend gesteuerte Transistor (43) sperrt, wenn der in seinem Steuerkreis befindliche Schaltkern (21) in seinen positiven Sättigungszustand (Punkt +B in F i g. 2) gelangt ist, so daß die Primärwicklung (52) des Ladetransformators (48) nur für eine bestimmte, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängige Zeit erregt ist.

10. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor (44) des Transistors (43) und dem Verbindungspunkt (76) von Korjdensator(73) und Thyristor (91) eine Diode (107) vorgesehen ist, die so gepolt ist, daß bei Zusammenbrechen des Magnetfeldes im Ladetransformator (48) ein Stromfluß auch von der Primärwicldung (52) zum Kondensator (73) möglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen