DE1464061A1 - Elektronische Zuendanlage - Google Patents

Description

PATENTANWALT
DIPU-LNO.

Frankfurt a. Mala Sdineckenhoisir. 27 - TeL 6t 3044

8. September 1965 Gzl/Ra»

Motorola, Inc«, Franklin Park, Illinois / USA Elektronische Zündanlage

Sie Erfindung betrifft Zündanlagen für Verbrennungsmotoren und bezieht sieh insbesondere auf eine verbesserte Anlage, die nach dem Prinzip der Kondensatorentladung arbeitet»

Kondensatorentladungszündsysteme, bei denen intermittierend ein Kondensator über eine Zündspule entladen wird, sind schon lange bekannt. Sie gelten als anderen Zündsystemen theoretisch überlegen, jedoch in der Praxis haben sie nooh nicht zufriedenstellend gearbeitet. Viele Vorschläge sind kompliziert und erfordern eine grofie Zahl von Bauteilen. Oft erzeugten sie unter bestimmten Bedingungen auch keine ausreichende Spg und waren bei Schwankungen der Umgebungstemperatur instabil.

Ziel der Erfindung ist daher ein verbessertes und preiswertes nach dem Prinzip der Kondensatorentladung arbeitendes Zündsystem für Verbrennungsmotoren, das bei allen Betriebszuständen eine ausreichende Zündspannung erzeugt und auch bei hohen Umgebungstemperaturen stabil arbeitet» Es soll in der Wirkungsweise einfach sein und nur wenige Bauteile benötigen.

Sin Srfindungsmerkmal ist ein Erregerkreis für die Zündspule, der einen mit der Zündspule verbundenen Kondensator enthält, ferner ein Ladekreis für den Kondensator sowie einen gesteuerten Halbleiterschalter, über den der Kondensator in Synchronismus mit dem Motor entladen wird·.

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Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist ein Transformator, dessen Primärwicklung zwischen der Stromquelle und einem gesteuerten Halbleiterschalter liegt und dessen Sekundärwicklung mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist und nach Entladung des Zündkondensatore auf Stromfluß in der Primärwicklung reagiert, um der Steuerelektrode einen Abschaltimpula zuzuführenο Als weiteres Erfindungsmerkmal enthält der Transformator eine zweite Sekundärwicklung, die mit dem Zündkondensator verbunden ist und ihn nach Abschalten dea Halbleiterschalter β durch einen umgekehrten Impuls wieder auflädt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden DarStellungen von Ausführungsbeispielen sowie aue der folgenden Beschreibung.

Ss zeigt:

Fig« 1 eine schematische Schaltung des erfindungsgemäßen Z Und syst ems, und

Figo 2 einige Impulsdiagramme zur Veranschaulichung der

Arbeitsweise des Zündsyetems, aufgetragen über den Drehwinkel der Kurbelwelle«,

Sie erfindungsgemäße Zündanlage enthält eine Zündspule zur Erzeugung der Hochspannungeimpulse und einen in Synchronismus mit dem Verbrennungsmotor arbeitenden Impulsgeber. Die Zündanlage enthält ferner einen Kondensator und einen gesteuerten Halbleiterschalter, der in Reihe mit der Zündspule liegt. Dieser Schalter wird eu bestimmten Zeiten ein- und ausgeschaltet und entlädt den auf eine hohe Spannung aufgeladenen Kondensator Über die Zündspule, so daß Zündimpulse entstehen.

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Zur Steuerung des Erregerkreises wird ein Transformator mit einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen benutzte Sie Primärwicklung ist in Reihe «wischen den Halbleiterschalter und die Stromquelle geschaltet. Eine der Sekundärwicklungen ist mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalter verbunden und reagiert nach Entladung des Kondensators auf Stromfluß in der Primärwicklung und läßt dabei einen Impuls an die Steuerelektrode zum Abschalten des Halbleiterschalter gelangen. Die andere Sekundärwicklung ist mit dem Kondensator verbunden und lädt ihn mit Hilfe eines umgekehrten Impulses nach Abschalten des Halbleiterschalter wieder auf.

Nach Fig. 1 ist die Sekundärwicklung 12 der Zündspule 11 in Üblicher Weise an den Läufer des Zündverteilers des nicht dargestellten Verbrennungsmotors angeschlossen < > Das andere Ende der Sekundärwicklung 12 1st mit einem Ende der Primärwicklung 13 verbunden, die ihrerseits an einem Ende des Zündkondensators U liegt. Das andere Ende der Primärwicklung 13 ist geerdet. Der Kondensator 14 ist mit der Anode des gesteuerten Halbleiterschalter 16 verbunden, der ein Tiersohichthalbleiter ist und dessen Steuerelektrode 17 auf Impulse entgegengesetzter Polarität reagiert und den Schalter 16 leitend werden läßt bzw«, sperrt. Leitet er, so besteht ein Strompfad durch die Reihenschaltung der Zündspulenprimärwioklung 13, des Kondensators 14 und des Halbleiterschalter 16. Ober dem Schalter 16 liegt eine Schutzdiode 15, die ihn vor umgekehrten Spannungsspitzen der Wicklung 13 schiltst.

Hit Hilfe des Impulsgeber werden positive Impulse an die Steuerelektrode 17 de· Halbleiterschalter 16 gelegt. Dieser Impulsgeber enthält ein Paar Unterbrecherkontakte 18, die in Reihe mit der Primärwioklung 19 des Transformators 20, dem

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Widerstand 21, dem Zündechalter 22 und der Batterie 23 geschaltet sindο Sie Unterbresherkontakte 18 öffnen und schließen in bekannter Weise synchron mit der Umdrehung der Kurbelwelle» Die Sekundärwicklung 24 des Transformators 20 ist über einen Widerstand 25 mit der Steuerelektrode 17 des Halbleiterschalters 16 verbunden«

Wenn nun zu bestimmten Zeiten der Zündkondensator 14 aufgeladen ist, so fließt bei geschlossenen Unterbrecherkontakten ein durch den Widerstand 21 begrenzter Strom durch die Primär-

jdurch

wicklung 19 des Transformators 20, der so gepolt ist, daß/diesen Strom an dem mit dem Widerstand verbundenen Ende der Sekundärwicklung 24 eine negative Spannung entsteht, auf die der Halbleiterschalter 16 nicht reagierte Wenn die Kontakte 13 sich jedoch öffnen, so erzeugt das in der Primärwicklung 19 zusammenbrechende Feld einen positiven Impuls in der Sekundärwicklung 24, der über den Widerstand 25 an die Steuerelektrode 17 des Halbleiterschalters 16 gelängt« Dieser positive Impuls schaltet den Schalter 16 an, so daß der Kondensator 14 an die Wicklung 13 angeschlossen wird«

Fast die ganze am Zündkondensator 14 liegende Spannung gelangt damit innerhalb einer sehr kurzen Zeit an die Primärwicklung 13 der Zündspule 11, so daß es zu einem schnellen Aufbau des Stromes kommt ο Hierbei wird in der Sekundärwicklung 12 der Zündspule 11 entsprechend dazm Windungeverhältnis eine Hochspannung induziert, die dem Läufer des Verteilers zugeleitet wird, so daß das Brennstoffgemisch in den betreffenden Zylindern des Motors zum Entzünden gebracht wird. Die dargestellten unterbrecherkontakte 18 stellen lediglich ein Beispiel eines Impulsgebers dar. Es lassen sich ebensogut andere Systeme

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zur Erzeugung eines positiven Impulses, der an den Transformator 20 zur Ableitung einer zeitlich bestimmten Ausgangespannung in der Sekundärwicklung 24 angelegt wird, Innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung verwenden«,

Der Halbleiterschalter 16 wird durch Anlegen eines negativen Impulses an seine Steuerelektrode 17 abgeschaltet. Dieser Impuls wird mit Hilfe des Transformators 31 erzeugt, dessen Primärwicklung 32 zwischen der Batterie 23 und über die Diode 33 dem Halbleiterschalter 16 liegt. Ein Kondensator 34 liegt über der Primärwicklung 32 des Transformators 31„ Die Sekundärwicklung 35 des Transformators 31 liegt in Reihe mit einer Diode 36 über dem Widerstand 25. Wenn der Kondensator 14 sich über den Halbleiterschalter 16 entladen hat, bleibt dieser Sohalter leitend, wobei in der Frlmärwioklung 32, wie Kurve C in Fig. 2 darstellt, ein anwachsender Strom fließt. Hierduroh wird in der Sekundärwicklung 35 eine Spannung induziert, wobei der Yerbindungspunkt der Wicklung 35 mit dem Widerstand 25 negativ wird. Diese in D der Figo 2 dargestellte Spannung wird an die Steuerelektrode 17 des Halbleiterschalter· 16 gelegt. Wenn sie die Absohaltspannung des Schalters 16 erreicht, so öffnet/dieser und bringt den Primärstrom und damit die Sekundärspannung sohnell auf den Wert Kuli.

Die im Transformator 51 gespeicherte Bnergie wird auch zur Aufladung des Kondensators 14 benutzt» Der Transformator 31 hat eine zweite Sekundärwicklung 37* die in Reihe BdLt der Diode 38 über dem Zündkondensator 14 liegt. Wie die Kurve B der Flg. 2 veranschaulicht, ersoheint bei* Abschalten des Halbleiterschalter· 16 und bei» schnellen Zusammenbrechen des Primärstromes la Transformator 31 über der Sekundärwicklung 37 ein· umgekehrte Spannung. Di··· wird dazu ausgenutzt, den

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Kondensator 14 über die Diode 38 aufzuladen. Die Diode 36 verhindert, daß die über der Wicklung 35 erscheinende umgekehrte Spannung den Halbleiterschalter 16 betätigte

Diese ganze Betriebsabfolge der Schaltung wird durch einen einzigen Impuls ausgelöst» Damit ist bei der Wahl des Impulsgebers eine große Freizügigkeit gegeben» Das erfindungsgemäße •Zündsystem liefert eine genügend hohe Zündspannung an die Zündkerzen eines Verbrennungsmotors und bietet bei Verwendung von weniger Bauteilen» als sie bei bisherigen Systemen erforderlich waren, sämtliche Vorteile von Kondensatorentladungszündsystemen. Hierdurch ist der Aufbau einfacher und kompakter und die Stabilität gegenüber hohen Temperaturen größer; auch ist der Leietungsverbrauch geringer₀

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ο Zündanlage für Verbrennungsmotoren mit einer Zündspule, die über ein Stromtor an einen Kondensator angeschlossen ist,, der durch einen Ladekreis aufgeladen und bei öffnen des Strömtores durch einen Zündkreis entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (24) eines Transformators (20) des Zündkreises an das Stromtor (16) angeschlossen ist, daß ein Schalter (18) in Reihe mit der Primärwicklung (19) dee Transformators (20) über eine Spannungsquelle (23) geschaltet 1st und daß der Ladekreis für den Kondensator (H) einen Gleichrichter (38) und einen weiteren Transformator (31)« der dem Kondensator (14) den Ladestrom zuführt sowie einen den Kondensator (14) an den Transformator anschließenden Triggerkreis enthält.

   „ Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtor (16) in einem gesteuerten Halbleitergleichrichter mit einer Steuerelektrode (17), die an die Sekundärwicklung (24) des Transformators (20) angeschlossen 1st, "besteht ο

   3c Zündanlage nach Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß dae in eine» gesteuerten Halbleitergleichrichter bestehende Stromtor (16) über eine Sekundärwicklung (32) des weiteren Transformators (31) und einen Gleichrichter (33) «it der Ladeschaltung verbunden ist, die die Primärwicklung (39) und die weitere Sekundärwicklung (37) des weiteren Transformators (31) und einen weiteren Gleichrichter (36) umfaßt und daß die eine Sekundärwicklung (32) but Auslosung eines Ladesyklus für den Kondensator (14) durch die weitere Sekundärwicklung (37) des weiteren Transformators (31)t

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   'Wenn der entladene Kondensator (14) den Gleichrichter (33) leitend werden läßt., erregbar ist„

   Zündsystem nach Anspruch 1 und 3« dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (32) in Belhe ewieohen den gesteuerten Halbleitergleichrichter (16) und der Spannungsquelle (32) liegt und daß der in der Wicklung (32) des weiteren Transformators Eum Aufladen des Kondensators (H) entstehende !■puls den gesteuerten Halbleitergleichrichter (i6) unmittelbar nach dea Entladen des Kondensators (14) abschaltet und den Kondensator (14) nach dem Abschalten durch einen umgekehrten Impuls durch die weitere Sekundärwicklung (37) des weiteren Transformators (31) wieder auflädt.

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