DE1539163C - Kondensatorzundanlage fur Brennkraft maschinen - Google Patents

Description

50

Die Erfindung betrifft eine Kondensatorzündanlage mit einer Wechselspannungsquelle, mit einem dieser nachgeschalteten Doppelweggleichrichter und mit einem Verteiler zum Anlegen der kapazitiv gespeicherten Zündenergie an die Zündkerzen entsprechend der Zündfolge.

Aus der französischen Patentschrift 1 343 367 ist eine Kondensatorzündanlage dieser Gattung bekannt. Bei dieser bekannten Zündanlage ist ein einziger Kondensator zum Speichern der Zündenergie an den Ausgang des Doppelweggleichrichters angeschlossen. Zwar ist noch ein zweiter Ladekondensator vorhanden. Dieser ist jedoch über einen Spannungsteiler an den Ausgang des Doppelweggleichrichters angeschlossen, und er erfüllt nur eine Hilfsfunktion und dient zum Erzeugen einer zum Steuern eines Thyratrons verwendeten Steuerspannung.

Aus der USA.-Patentschrift 2 862 150 ist weiter noch eine Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der die Zündenergie in einem einzigen Ladekondensator gespeichert wird. Die diesem Ladekondensator zugeführte Gleichspannung wird unter Verwendung von gasgefüllten Gleichrichterröhren erzeugt, die auf einen einzigen Ausgang arbeiten.

Aus der USA.-Patentschrift 3 072 823 ist noch eine Zündanlage mit induktiver Speicherung der Zündenergie bekannt. Diese Zündanlage verwendet zwei parallelgeschaltete induktive Speicher.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, eine Kondensatorzündanlage der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß, bezogen auf die von der Wechselspannungsquelle abgegebene elektrische Energie, ein Höchstmaß an Zündenergie gespeichert wird. Dabei soll die gespeicherte Zündenergie derart abgerufen und auf die Zündkerzen gegeben werden, daß die hohe gespeicherte Energie auch voll ausgenutzt und z. B. zum Erreichen hoher Drehzahlen eingesetzt werden kann. Die Lösung für diese Aufgabe liegt nach der Erfindung darin, daß je ein Ladekondensator an die Ausgänge des Doppelweggleichrichters angeschaltet ist, steuerbare Gleichrichter zwischen je einem Ladekondensator und je einer der in zwei Gruppen angeordneten Zündkerzen liegen, die steuerbaren Gleichrichter mit je einer Steuerelektrode an den Verteiler angeschaltet sind und der Verteiler den steuerbaren Gleichrichtern nacheinander sie öffnende Steuerspannungen zuführt.

Der verwendete Doppelweggleichrichter richtet die beiden Halbwellen der von der Wechselspannungsquelle abgegebenen Wechselspannung gleich, und jede gleichgerichtete Halbwelle wird in einem besonderen Ladekondensator gespeichert. Dies bedeutet nicht nur, daß die von der Wechselspannungsquelle abgegebene elektrische Energie im vollen Umfang gespeichert wird, sondern auch, daß beide Ladekondensatoren während 50% der Zeit aufgeladen und nur während 5O°/o der Zeit entladen werden, so daß sie sich innerhalb jeder Periode wieder völlig erholen bzw. aufladen können. Dies gewährleistet maximale Zündspannung. Ebenso lassen sich hohe Drehzahlen bzw. Zündfolgen erreichen. Bei Motoren mit zwölf Zylindern z. B. werden die Zündkerzen abwechselnd an den einen bzw. den anderen Ladekondensator angeschaltet und erhalten auch bei hoher Drehzahl die volle Zündspannung. Die verwendeten steuerbaren Gleichrichter lassen eine hohe Zündfolge zu, da sie praktisch trägheitslos die gespeicherten hohen Zündenergien von den Ladekondensatoren an die Zündkerzen abgeben können.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Steuerelektroden der steuerbaren Gleichrichter jeweils über eine eine Halbwelle kurzschließende Diode an Masse liegen. Die beiden Gruppen der Zündkerzen und die zugehörigen Gleichrichter kommen nur während je einer Halbwelle zur Wirkung. Die Dioden leiten die andere Halbwelle der den Gleichrichtern zugeführten Steuerspannung nach Masse ab und stellen damit sicher, daß jede Gruppe nur während der vorgesehenen Halbwelle zur Wirkung kommt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß in den Leitungen zwischen den Ladekondensatoren und den steuerbaren Gleichrichtern jeweils ein Zündtransfor-

3 4

mator liegt. Hierdurch wird die Spannung schon vor fernt und durch eine Ausgangswicklung ersetzt sind,

den steuerbaren Gleichrichtern auf den zur Zündung die vorzugsweise eine größere Zahl von Windungen

erforderlichen Wert hochtransformiert. aufweist, als gewöhnlich in der Primärwicklung eines

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, daß jeder Magneten verwendet wird. Unter der Annahme, daß Zündkerze ein Zündtransformator zugeordnet ist, 5 der Generator so ausgebildet ist, daß er bei jeder volldessen Primärwicklung einpolig an Masse liegt und ständigen Umdrehung seines Ankers einen positiven an dessen Sekundärwicklung die Zündkerze ange- und einen negativen Ausgangsimpuls erzeugt, kann schlossen ist, daß zwischen den Primärwicklungen das Getriebe 22 im vorliegenden Beispiel einer Uber- und den Ladekondensatoren je ein steuerbarer setzung von 3 : 1 von der Maschinenkurbelwelle zum Gleichrichter mit Anode und Kathode liegt, während io Rotor des Generators aufweisen, so daß bei je zwei die Steuerelektroden der steuerbaren Gleichrichter vollständigen Umdrehungen der Maschinenkurbelüber je eine Diode an dem Verteiler angeschlossen welle an der Ausgangsklemme des Generators 18 sind. Die Zuordnung eines besonderen Zündtransfor- sechs positive und sechs negative Impulse erzeugt mators zu jeder Zündkerze erhöht die mögliche werden. Zur Verringerung der erforderlichen Rotor-Zündfolge und damit die Höchstdrehzahl der Brenn- 15 drehzahl kann die Anzahl der Pole auf dem Rotor kraftmaschine, da Verzögerungen wegfallen, die sich erhöht und das Übersetzungsverhältnis proportional durch Hystereseerscheinnungen, magnetische Verket- verringert werden, um die gleiche Ausgangsimpulstung bei den aufeinanderfolgenden Zündungen usw. frequenz des Generators zu erhalten,
bilden. Der einpolige Anschluß jeder Primärwicklung Die vom Generator 18 erzeugte Impulsreihe wird verbessert die Isolation und vermeidet Spannungs-· 20 auf eine Gleichrichtereinrichtung 30, die auf eine erste Überschläge. Die zwischen den Steuerelektroden der Polarität anspricht, und auf eine zweite Gleichrichtersteuerbaren Gleichrichter und dem Verteiler liegen- einrichtung 32, die auf eine zweite Polarität anspricht, den Dioden, vorzugsweise Siliciumdioden, verhin- gegeben, wobei beide Gleichrichter parallell geschaldern, daß die steuerbaren Gleichrichter schon durch tet sind. Die Gleichrichtereinrichtung 30 läßt nur die Störspannungen aufgesteuert werden. 25 positiven Impulse vom Generator 18 und die Gleich-

Zum Schutz der Anordnung von Überspannungen richtereinrichtung 32 nur die negativen Impulse der sieht eine weitere Ausgestaltung schließlich noch vor, Impulsreihe durch. Wie nachstehend noch genauer daß jeweils parallel zu den Ladekondensatoren eine erklärt wird, erzeugen die Gleichrichtereinrichtungen Schutzstrecke aus einem Widerstand und einer Zener- 30 und 32 Ausgangsstromimpulse von gleicher Podiode liegt. 30 larität. Die Impulse aus der Gleichrichtereinrichtung

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Aus- 30 treten jedoch abwechselnd zu den Impulsen aus

führungsformen wird die Erfindung nun weiter be- der Gleichrichtereinrichtung 32 auf, wie durch die

schrieben. In der Zeichnung ist Wellenabbildungen in dieser Figur gezeigt ist.

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Kondensatorzünd- Die Impulse aus der Gleichrichtereinrichtung 30

anlage mit Darstellung der wichtigsten Bauelemente, 35 werden auf einen durch einen Auslöser gesteuerten

F i*g. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Kapazitätsentladungs- und Impulsbildungsstromkreis

Kondensatorzündanlage, 36 zur Einwirkung gebracht, während die Ausgangs-

F i g. 3 ein Schaltbild einer abgeänderten Ausfüh-, leistung der Gleichrichtereinrichtung 32 einem durch

rungsform der Schaltung des Doppelweggleich- einen Auslöser gesteuerten Kapazitätsentladungs- und

richters, 40 Impulsbildungsstromkreis 38 zugeführt wird. Jeder

F i g. 4 ein Schaltbild einer anderen Ausführungs- der Stromkreise 36 und 38 spricht auf die Eingangsform der Schaltung der Kondensatorzündanlage. Stromimpulse an, die demselben aus der entsprechen-

F i g. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Brenn- den Gleichrichtereinrichtung 30 und 32 zugeführt

kraftmaschine 10 mit einem Drehzahlregler 12, z. B. werden, um entsprechend jedem der Eingangsimpulse

dem üblichen Gaspedal. Es sei angenommen, daß 45 einen Kondensator in demselben aufzuladen. Der

diese Brennkraftmaschine 10 ein Viertaktmotor ist Stromkreis 36 weist in diesem Beispiel sechs Aus-

und zwölf Zylinder aufweist. gangsleitungen 40, 42, 44, 46, 48 und 49 auf, von

Zur Brennkraftmaschine 10 gehört eine Zündein- denen jede mit einer bestimmten Zündkerze der richtung 14. Diese Zündeinrichtung 14 enthält zwölf Zündeinrichtung 14 verbunden ist, um eine Kapazi-Zündkerzen. Die Aufgabe der weiteren in Fig. 1 ge- 50 tätsentladung aus dem Stromkreis 36 über die entzeigten Teile besteht darin, der Zündeinrichtung nach- sprechende Zündkerze zu erhalten, wenn der zugeeinander entsprechende Spannungsimpulse zuzufüh- ordneten Eingangsleitung der Leitungen 50, 52, 54, ren, so daß jeder Spannungsimpuls zur richtigen Zeit 56, 58 und 59 ein Auslösesteuerimpuls zugeführt die richtige Zündkerze zündet. wird, um die Entladung auszulösen.

Um dies zu erzielen, ist ein Wechselspannungs- 55 Die Eingangsleitungen 50, 52, 54, 56, 58 und 59 generator 18 vorgesehen, der durch die Maschinen- leiten die Auslöseeingangsimpulse zu, um die sechs kurbelwelle 20 über ein Getriebe 22 angetrieben wird, verschiedenen Zündkerzen zu zünden, die mit den das so ausgelegt ist, daß derselbe an seiner Ausgangs- Ausgangsleitungen 40, 42, 44, 46, 48 und 49 verklemme 24 synchron mit der Drehung der Kurbel- bunden sind. Ebenso sind die auf die Eingangsleitunwelle 20 eine Reihe von Impulsen mit wechselnder 60 gen 60, 62, 64, 66, 68 und 70 gegebenen Auslöse-Polarität erzeugt. Das Getriebe 22 ist so ausgebildet, impulse wirksam, um das Zünden eines anderen Satdaß es die gewünschte mehrfache Beziehung zwischen zes von sechs Zündkerzen in der Zündeinrichtung 14 der Frequenz der Drehung der Kurbelwelle 20 und über die Ausgangsleitungen 72, 74, 76, 78, 80 und 82 der Frequenz des Auftretens der Impulse an der Aus- des Stromkreises 38 zu erhalten. Um daher das Züngangsklemme 24 des Generators 18 herstellt. Im vor- 65 den irgendeiner der zwölf Zündkerzen zu bewirken, liegenden Beispiel kann der Wechselspannungsgene- ist es nur erforderlich, auf eine der entsprechenden rator 18 aus einem üblichen Magneten bestehen, in Auslöseeingangsleitungen 50 bis 70 einen Auslöseweichem die Primär- und Sekundärwicklungen ent- steuerimpuls zu geben.

5 6

Um die notwendigen Auslöseimpulse zu den erfor- frei, wenn die Steuerelektrode 142 relativ zur Kaderlichen Zeiten in Abhängigkeit von der Phasenlage thode 140 genügend positiv gemacht wird,
der Maschine zu erzeugen, für welche die Brennstoff- Ein Ende der Primärwicklung 144 des Transforverbrennung gewünscht wird, wird vorzugsweise ein mators ist mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt magnetelektrischer Auslöseimpulsgenerator 90 ver- 5 146 zwischen der Sekundärwicklung 130 und der wendet, der eine mit Ausnehmungen versehene Platte Anode 138 des Siliciumgleichrichters 136 verbunden, aufweist. Wie nachstehend noch genauer beschrieben Eine Diode 147 ist vorgesehen, deren Anode mit wird, enthält der Auslöseimpulsgenerator 90 im all- Erde und deren Kathode mit der Steuerelektrode 142 gemeinen eine Anzahl von Induktoren, die der An- des Siliciumgleichrichters 136 verbunden ist. Jede der zahl der Zylinder der Maschine gleich sind und die io Zündkerzen 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, in Umfangsrichtung rund um einen Mittelpunkt im 120, 122 und 124 ist mit Erde und mit einem Span-Abstand voneinander liegen, sowie einen Magneten, nungsaufwärtstransformator, einem Siliciumgleichdessen einer Pol um den Mittelpunkt verdreht wird, richter und einer Diode genau in der gleichen Weise um in den einzelnen Induktoren nacheinander Im- verbunden, wie für die Zündkerze 102 beschrieben pulse zu induzieren. Im vorliegenden Beispiel wer- 15 worden ist, so daß eine Wiederholung dieser Beden zwölf Induktoren verwendet, und das drehbare Schreibung nicht erforderlich erscheint.
Element des Auslöseimpulsgenerators 90 ist mit der Das obere oder Eingangsende 150 der Primärwick-Kurbelwelle 20 der Maschine 10 durch ein Getriebe lung 144 des Transformators ist mit der oberen Platte mit einem Untersetzungsverhältnis von 1: 2 gekup- 151 der kapazitiven Einrichtung 152 verbunden, die pelt, so daß durch den Generator bei jeder Umdre- 20 aus einem gewöhnlichen Kondensator bestehen kann, hung der Welle 20 sechs Auslöseimpulse erzeugt Die andere Platte der kapazitiven Einrichtung 152 ist werden. Die Verbindungen von den Impulsbildungs- mit Erde verbunden. Jede der Primärwicklungen der Stromkreisen 36, 38 zu den zwölf Zylindern der Ma- Transformatoren, die mit den Zündkerzen 102, 104. schine und die Verbindungen vom Auslöseimpuls- 106, 108, 110 und 112 verbunden sind, ist in gleicher generator 90 zu den zwölf Eingangsleitungen für die 25 Weise mit der Platte 151 der kapazitiven Einrichtung beiden Impulsbildungsstromkreise 36, 38 sind so an- 152 verbunden. Die entsprechenden oberen oder Eingeordnet, daß die Auslösesteuerimpulse auf die rieh- gangsenden jeder der Primärwicklungen der Transtigen Ausgangsleitungen des Generators 90 gegeben formatoren, die mit den Zündkerzen 114, 116, 118, werden, um die gewünschte Reihenfolge des Zündens 120, 122 und 124 verbunden sind, ist in gleicher der Zündkerzen zu bewirken. Diese Reihenfolge wird 30 Weise unmittelbar mit der oberen Platte 154 einer nach bekannten Prinzipien für die betreffende Ma- anderen kapazitiven Einrichtung 156 verbunden, schine in entsprechender Weise ausgewählt. welche ein dem Kondensator 152 identischer Kon-

Die Zündkerzen der Maschine sind in zwei Reihen densator sein kann. Die andere Platte der kapazitiven unterteilt, und jede Reihe wird von einem anderen, Einrichtung 156 ist mit Erde verbunden.
Rnpulsbildungsstromkreis versorgt. Die Auswahl, 35 Wenn der Kondensator 152 aufgeladen ist, so daß welche Zündkerzen mit dem Impulsbildungsstrom- seine obere Platte 151 gegen Erde positiv ist, wird kreis 36 und welche mit dem Impulsbildungsström- kein Strom durch eine der mit demselben verbundekreis 38 verbunden werden, wird derart getroffen, nen Primärwicklungen der Transformatoren hindaß ein aufeinanderfolgendes Zünden der Zünd- durchgehen, solange sich die Steuerelektroden 142 kerzen durch die beiden Impulsbildungsstromkreise 4° der entsprechenden Siliciumgleichrichter auf Erdabwechselnd erfolgt. Die Einzelheiten der Schaltung potential befinden, um eine Stromsperrwirkung zu und der Ausbildung des Gesamtsystems und der ver- erzeugen. Wenn jedoch ein positiver Impuls auf die schiedenen Bestandteile, sowie die Merkmale und Steuerelektrode eines der Siliciumgleichrichter ge-Vorteile desselben werden nunmehr unter beson- geben wird, die mit den sechs Zündkerzen 102 bis 112 derer Bezugnahme auf die genaueren Darstellungen 45 verbunden sind, wird sich der aufgeladene Kondenin den anderen Figuren der Zeichnungen be- sator 152 über die Primärwicklung des mit diesem schrieben. Siliciumgleichrichter verbundenen Transformators

In F i g. 2 ist eine erste Reihe von sechs Zünd- plötzlich entladen, in der Sekundärwicklung des entkerzen 102, 104, 106, 108, 110, 112 und eine zweite sprechenden Transformators einen Hochspannungs-Reihe von sechs Zündkerzen 114, 116, 118, 120, 50 impuls erzeugen und die entsprechende Zündkerze 122, 124 dargestellt. Jede dieser zwölf Zündkerzen zünden. Wenn der Kondensator 156 aufgeladen ist. ist mit einem anderen Zylinder der Maschine 10 ge- wird ebenso eine der Zündkerzen 114 bis 124 damäß F i g. 1 verbunden und jede spricht auf einen durch gezündet, daß der mit dieser Zündkerze ver-Spannungsimpuls an, der auf dieselbe während eines bundene Siliciumgleichrichter durch einen positiven Verbrennungshubes gegeben wird, um den Brennstoff 55 Impuls, der auf die Steuerelektrode des entsprechenin dem zugehörigen Zylinder zu entzünden. Die eine den Siliciumgleichrichters einwirkt, geöffnet wird. Die Klemme der Zündkerze 102 ist geerdet, und die Hauptaufgabe des übrigen Teils der in F i g. 2 darandere Klemme ist mit einer Klemme der Sekundär- gestellten Vorrichtung besteht darin, für die erforderwicklung 130 des Spannungsaufwärtstransformators liehe Aufladung der beiden kapazitiven Einrichtungen 132 verbunden. Die andere Klemme der Sekundär- 60 152, 156 und das rechtzeitige Einschalten der Verwicklung 130 ist mit Erde verbunden, und zwar über schiedenen Siliciumgleichrichter Sorge zu tragen, um einen elektronisch gesteuerten Schalter in Form eines das gewünschte aufeinanderfolgende Zünden der Siliciumgleichrichters 136, der ein Anodenelement Zündkerzen zu bewirken.

138, ein Kathodenelement 140 und ein Steuerelement Bei der in Fig. 2 aufgezeigten Ausführungsform 142 aufweist. Der Siliciumgleichrichter ist von der 65 besteht die elektrische Vorrichtung zum Aufladen üblichen Art. Er ist gesperrt, wenn sich die Steuer- der kapazitiven Einrichtungen 152, 156 aus einer elektrode 142 auf dem gleichen Potential wie die Wechselspannungsquelle, die einen Magnet 200 aufKathode 140 befindet. Er gibt den Stromdurchgang weist, der an Stelle der üblichen Primär- und Sekun-

därwicklungen eine Ausgangswicklung 202 besitzt. Der aus magnetischem Material bestehende drehbare Anker 204 des Magneten wird über ein entsprechendes Getriebe und eine mechanische Verbindung durch die Maschinenkurbelwelle in Drehung versetzt, wie F i g. 1 zeigt. Infolgedessen wird bei jeder vollständigen Umdrehung des Ankers 204 in der Wicklung 202 eine Wechselspannung erzeugt, die z. B. aus sechs Wellen bestehen kann, deren Form der bei 202 α gezeigten ähnlich ist.

Die Enden der Wicklung 202 sind mit den gegenüberliegenden Verbindungspunkten eines Brückengleichrichterstromkreises 206 verbunden. Dieser enthält eine erste Diode 208, deren Anode geerdet und deren Kathode mit dem Verbindungspunkt 210 verbunden ist, eine zweite Diode 212, deren Anode mit dem Verbindungspunkt 210 und deren Kathode mit der oberen Platte 151 der kapazitiven Einrichtung 152 verbunden ist, eine dritte Diode 214, deren Anode geerdet und deren Kathode mit dem Verbihdungspunkt 216 verbunden ist, und eine vierte Diode 218, deren Anode mit dem Verbindungspunkt 216 und deren Kathode mit der oberen Platte 154 der kapazitiven Einrichtung 156 verbunden ist.

Die Aufgabe des Brückengleichrichterstromkreises 206 besteht darin, die positiven Impulse der Wellen 202 a auf die obere Platte 151 des Kondensators 152 zu leiten, um denselben positiv aufzuladen, und die negativen Impulse der Wellen 202 a auf die obere Platte des Kondensators 156 zu leiten, um denselben ebenfalls positiv aufzuladen. Dies wird durch den folgenden Umstand erreicht: Wenn das obere Ende der Wicklung 202 relativ zu ihrem anderen Ende positiv ist, kann Strom vom Verbindungspunkt 210 durch die Diode 212 zum Kondensator 152 fließen, der' Strom kann aber nicht durch die Diode 218 oder auf andere Weise zum Kondensator 156 fließen. Hingegen ist während der Zeiträume der negativen Halbweile der Welle 202 a das untere Ende der Wicklung 202 mehr positiv als ihr oberes Ende, und während dieser Zeiträume kann Strom durch die Diode 218 zum Kondensator 156 fließen, der Strom kann aber nicht durch die Diode 212 zum Kondensator 152 gelangen. Demgemäß werden die Kondensatoren 152 und 156 abwechselnd auf eine positive Spannung aufgeladen, und zwar bei jeder Drehung des Ankers 204 des Magneten 200. Die Spannung, die an jeder der beiden kapazitiven Einrichtungen 152 und 156 erzeugt wird, kann auf alle Primärwicklungen gegeben werden, die mit den sechs Zündkerzen einer Reihe verbunden sind, wie vorstehend beschrieben wurde.

Um die Auslösesteuerimpulse zum Einschalten der Siliciumgleichrichter und zum aufeinanderfolgenden Zünden der Zündkerzen zu erzeugen, wird in diesem Beispiel· eine Reihe von zwölf Induktoren 300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 verwendet, die in Umfangsrichtung im Abstand und in gleichem Winkelabstand voneinander rund um einen Mittelpunkt 324 liegen. Ein Magnetrotor 326 ist so angeordnet, daß er sich um den Mittelpunkt 324 dreht, so daß einer seiner Pole 328 nacheinander mit verschiedenen Induktoren ausgerichtet wird. Das dem Rotor naher liegende Ende jedes Induktors ist geerdet, und das andere Ende jedes Induktors ist mit einer anderen Steuerelektrode der zwölf Siliciumgleichrichter verbunden. Wenn der Magnetpol 328 durch den an jeden Induktor angrenzenden Bereich gedreht wird, wird am nicht geerdeten Ende dieses Induktors eine elektrische Spannungswelle erzeugt, die in der Form der bei 332 gezeigten ähnlich ist. Wie für den Siliciumgleichrichter 136 beispielsweise angegeben ist, besteht das Ergebnis darin, daß die Steuerelektrode 142 des Siliciumgleichrichters gewöhnlich geerdet ist, so daß sich der Siliciumgleichrichter im Sperr- oder Leerlaufzustand befindet und damit einen offenen elektronischen Schalter bildet. Wenn jedoch der Magnetpol mit dem entsprechenden

ίο Induktor nahezu ausgerichtet ist, wird im Induktor ein positiver Impuls erzeugt und dieser auf die Steuerelektrode 142 gegeben, wodurch der Gleichrichter entsperrt wird. Dies ermöglicht der entsprechenden kapazitiven Einrichtung 152, sich durch die zugehörige Primärwicklung 144 zu entladen und die zugehörige Zündkerze 102 zu zünden. Der negative Teil der im Induktor erzeugten Spannungswelle wird durch die Diode 147 wirksam kurzgeschlossen, die zwischen der Steuerelektrode des Siliciumgleichrichters 136 und Erde eingeschaltet ist. Der gleiche Vorgang erfolgt nacheinander in den elf anderen Zündstromkreisen, um die elf anderen Zündkerzen nacheinander zu zünden.

Zum Betrieb des elektrischen Systems gemäß Fig. 2 ist die Übersetzung zwischen der Motorkurbelwelle 20 (Fig. 1), dem Getriebe 22 (Fig. 1) und dem Anker 204 des Magneten 200 bzw. dem Magnetrotor 326 so gewählt, daß jedesmal, wenn eine der kapazitiven Einrichtungen 156 oder 152 durch einen Ladeimpuls aufgeladen ist, ein Auslöseimpuls auf einen der Siliciumgleichrichter einwirkt. Bei einem Viertaktmotor, in welchem sich die Kurbelwelle zwischen jeder Zündung einer bestimmten Zündkerze zweimal dreht, ist beispielsweise der Magnetrotor 326 so angeordnet, daß er sich bei je zwei Umdrehungen der Kurbelwelle einmal dreht, um in dieser Zeit das aufeinanderfolgende Zünden aller zwölf Zündkerzen zu bewirken. Während der gleichen zwei Umdrehungen der Kurbelwelle dreht sich der Magnetanker 204 sechsmal, so daß jede der kapazitiven Einrichtungen 152 und 156 während dieses Zeitraumes sechsmal aufgeladen wird.

Die absolute Winkelausrichtung der zwölf Induktoren relativ zum Magnetrotor 326 für eine gegebene Stellung des Magnetankers 204 ist so eingestellt, daß jeder Auslöseimpuls, unmittelbar nachdem die entsprechende kapazitive Einrichtung voll aufgeladen worden ist, d. h. unmittelbar nach dem Ende des auf diese kapazitive Einrichtung einwirkenden L.adeimpulses, einen der Siliciumgleichrichter entsperrt und nicht während der Zeit, in der die Aufladung der kapazitiven Einrichtung erfolgt, so daß die kapazitive Einrichtung mit voller Spannung versehen ist. Außerdem führt jeder folgende Induktor in der kreisförmigen Reihe Steuerimpulse einer anderen der beiden Reihen der Siliciumgleichrichter zu, so daß die Kondensatoren 152 und 156 abwechselnd entladen werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist auch eine Einrichtung vorgesehen, welche die maximale Amplitude der auf die kapazitiven Einrichtungen zur Einwirkung kommenden Impulse begrenzt. Bei dem in Fig. 2"gezeigten Beispiel besteht diese Einrichtung aus einem Widerstand 400 und einer Zenerdiode 402^, die zur kapazitiven Einrichtung 152 parallel geschaltet sind, und aus einem Widerstand 404 und einer Zenerdiode 406, die zur kapazitiven Einrichtung 156 parallel geschaltet sind. Die Zenerdiode ist in jedem Fall so gepolt, daß sie gewöhnlich nicht leitend ist, wenn

209 528/354

9 10

verhältnismäßig kleine positive Spannungen auf die begrenzt werden. Entsprechende Teile sind mit den

obere Platte des zugehörigen Kondensators zur Ein- gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Stromkreis

wirkung kommen, daß sie aber kippt und somit den der Fig. 3 unterscheidet sich von jenem der Fig. 2

Strom leitet, sooft die Spannung am zugehörigen dadurch, daß die beiden Widerstände 400, 404, und

Kondensator einen vorher gewählten maximalen Wert 5 die Zenerdioden 402, 406 der Fig. 2 entfallen und

überschreitet, wodurch weitere Zunahmen der Span- durch zwei Nebenstromkreise ersetzt sind, die zwi-

nung am Kondensator verhindert werden. Auf diese sehen einer Anzapfung 502 der Wicklung 202 und

Weise wird die Spannung an den beiden kapazitiven dem Verbindungspunkt 216 eingeschaltet sind. Der

Einrichtungen auf einen vorher bestimmten Maximal- eine Nebenstromkreis enthält den Gleichrichter 504

wert geregelt, trotz des Auftretens von Ladeimpulsen io und die Zenerdiode 506, die hintereinandergeschaltet

mit großer Spannung bei hohen Maschinendreh- sind, und der andere Nebenstromkreis enthält den

zahlen. Gleichrichter 508 und die Zenerdiode 510, die eben-

Die Vorteile der Unterteilung der Zylinder und falls hintereinandergeschaltet sind. In jedem der ihrer zugehörigen Zündkerzen in zwei Reihen, die Nebenstromkreise sind die Durchlaßrichtungen des durch zwei verschiedene kapazitive Einrichtungen be- 15 Gleichrichters und der Zenerdiode einander enttätigt werden, wird aus dem nachstehenden besser gegengesetzt. Außerdem ist die Polarität des Gleichverständlich. Die normale und gewünschte Reihen- richters und der Zenerdiode in dem einen Nebenfolge der Vorgänge mit Bezug auf irgendeine Zünd- Stromkreis entgegengesetzt zur Polarität der entsprekerze und ihres zugehörigenZündstromkreisesbesteht · chenden Elemente im anderen Nebenstromkreis, darin, daß zuerst die zugehörige kapazitive Einrich- 20 Wenn die in der Wicklung 202 entwickelten Spantung auf den vollen Wert der Spannung des auf die- nungen verhältnismäßig klein sind, befindet sich eines selbe einwirkenden Ladeimpulses aufgeladen wird, der Elemente in jedem der Nebenstromkreise im nicht daß dann ein Auslöseimpuls einen der mit dieser leitenden Zustand, ohne Rücksicht darauf, weiche kapazitiven Einrichtung verbundenen Siliciumgleich- Polarität oder Spannung an der Anzapfung 502 aufrichter entsperrt, um eine der Zündkerzen der ent- 25 tritt. Wenn jedoch die Spannung in der Wicklung 202 sprechenden Reihe zu zünden, und daß dann dieser einen vorherbestimmten Wert überschreitet, wird der Siliciumgleichrichter gesperrt wird, so daß der nächste _ei_ne Nebenstromkreis während der einen Halbwelle Ladeimpuls den Kondensator wieder aufladen kann. _und der andere Nebenstromkreis während der ande-Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, wird der ge- _ren Halbwelle der Wechselspannung stark leitend, samte Zeitraum, der zur Ausführung aller dieser Vor- 30 wodurch unter diesen Umständen am unteren Teil gänge nacheinander verfügbar ist, kleiner und kriti- der Wicklung 202 ein wesentlicher Kurzschluß erscher, so daß sich praktisch Schwierigkeiten ergeben _zeugt wird. Die Anordnung wirkt daher als ein Störinfolge der Notwendigkeit, Lade- und Auslöseimpulse Stromkreis, der dazu dient, die Amplitude der zwivon begrenzter Breite zu verwenden, sowie andere _soj_ien den Verbindungspunkten 210 und 216 des elektronische Schalteinrichtungen wie einen Silicium- ₃₅ Brückengleichrichterstromkreises 206 einwirkenden gleichrichter, der im allgemeinen eine begrenzte Zeit Spannung zu begrenzen.

braucht, um seinen gesperrten Zustand wieder zu ge- , _Wenn beispielsweise die Spannung an der Anzapwinnen, nachdem derselbe den Stromdurchgang frei- f_ung 502 positiv ist und das vorherbestimmte Niveau gegeben hatte. Wenn statt eines Kondensators ab- überschreitet, bringt die Diode 504 auf die Zenerwechselnd zwei Kondensatoren verwendet werden, 40 diode 506 eine entgegengesetzte Spannung zur Einwird der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden wirkung, die größer ist als die Durchschlagspannung Entladungen der beiden Kondensatoren für eine ge- der Diode 506, so daß der erste Nebenstromkreis leigebene Maschinendrehzahl verdoppelt, wodurch eine _tend wird. Wenn die Spannung an der Anzapfung 502 Verdoppelung der Maschinendrehzahl ermöglicht negativ und größer als ein vorherbestimmter Wert ist, wird, bevor sich die gleichen praktischen Beschrän- ₄₅ ermöglicht die Diode 508 die Einwirkung einer Spankungen der Steuerung des Stromkreises ergeben. Dem- _{nung auf d}ie Zenerdiode 510, die größer ist als die gemäß ist die Verwendung der mehrfachen kapa- Durchschlagspannung derselben, so daß für solche zitiven Anordnung besonders wirksam, wenn eine negative Spannungen, die einen vorherbestimmten große Zahl von Zylindern verwendet wird, die bei _Wert überschreiten, ein Kurzschluß entsteht,
hohen Maschinendrehzahlen durch zuverlässiges Zün- ₅₀ Während die in F i g. 2 gezeigte besondere Anordden der Zündkerzen betätigt werden sollen. Es ist _{nung zum} Laden der beiden kapazitiven Einrichtunauch höchst vorteilhaft, wenn die Maschine ungerades g_{en 152 un}d 156 besonders vorteilhaft und einfach Zünden verwendet, d.h., wenn der Zeitraum zwi- i_stj insbesondere weil dieselbe durch einen abgeänschen bestimmten aufeinanderfolgenden Zündungen derten Magneten betätigt und die Ausgangsleistung; der Zündkerzen nicht gleichmäßig ist, sondern viel- ₅₅ des Magneten mit maximaler Wirksamkeit ausgenutzt mehr nach einem vorher bestimmten Zündungsplan _wird_; J_n dem für jede Entladung jedes Kondensators wesentlich davon abweicht. In diesem Fall ist der _nur ein Ladeimpuls verwendet wird, ist es möglich, Zeitraum zwischen bestimmten aufeinanderfolgenden _vi_ei_e Vorteile des mehrfachen kapazitiven Systems Zündungen der Zündkerzen kürzer, als wenn bei der _mi_{t ganz} verschiedenen Quellen der Ladespannung gleichen Maschinendrehzahl gerades oder gleich- 60 für die Kondensatoren zu erzielen. Beispielsweise mäßiges Entzünden verwendet würde. Die mehrfache k_ann der -Magnet mit einer viel höheren Geschwinkapazitive Anordnung kann sich diesen kürzeren digkeit als der beschriebenen angetrieben v/erden, um Zwischenräumen zwischen den Zündungen wirksam Kondensator-Ladeimpulse mit einer größeren Geanpassen, schwindigkeit als Auslöseimpulse zu erzeugen, so-

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform 6₅ i_ange für den elektronischen Schalter, wie z.B. den für einen Teil des Stromkreises gemäß Fig. 2, bei Siliciumgleichrichter, ein genügender Zeitraum vorweicher die Amplituden der auf die kapazitiven Ein- gesehen ist, um gesperrt zu werden, bevor der nächrichtungen zur Einwirkung kommenden Ladeimpulse _ste Ladeimpuls einen wesentlichen Wert erreicht. In

diesem Fall wird jeder Kondensator entsprechend aufgeladen, bevor die Zeit zu seiner Entladung kommt, auch wenn einige überflüssige Ladeimpulse auf denselben zur Einwirkung kommen. Es ist auch möglich, eine Gleichstromquelle, wie z. B. eine Batterie, zu verwenden, die mit den beiden Kondensatoren unter Verwendung einer entsprechenden Widerstandstrennung zwischen denselben verbunden ist. Besonders bei der letzteren Art der Anordnung ist es auch möglich, mehr als zwei Kondensatoren zu verwenden und die Zylinder in mehr als zwei Reihen zu unterteilen, wobei die Kondensatoren wieder nacheinander entladen werden.

F i g. 4 veranschaulicht einen Wechselstromkreis zum Entladen der Kondensatoren 152 und 156 durch die verschiedenen Zündkerzen, wobei die Schaltung zum Laden der Kondensatoren die gleiche ist wie in F i g. 2, so daß entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Jede der Stromkreis,-anordnungen, wie zum Beispiel 600, zum Zünden der zwölf Zündkerzen ist mit den elf anderen identisch, so daß nur eine genauer beschrieben werden muß. Einer der Vorteile des Stromkreises der F i g. 4 gegenüber jedem der F i g. 2 liegt in der Tatsache, daß ein Ende jeder der Primärwicklungen der Spannungsaufwärtstransformatoren unmittelbar geerdet werden kann, z. B. durch Verbindung mit dem Maschinengehäuse, so daß statt zwei Drähten nur ein Draht zu jedem der Zündstromkreise geführt ist, während der andere Signalweg durch die gemeinsame Erde gebildet wird.

Beim verbesserten Stromkreis gemäß F i g. 4 wird wieder ein Siliciumgleichrichter 602 verwendet, dessen Anode in diesem Fall unmittelbar mit der positiven* Spannungsseite des Kondensators 152 und dessen Kathode durch die Primärwicklung 604 des Spannungsaufwärtstransformators 606 unmittelbar mit Erde verbunden ist. Wie in F i g. 2 ist die Sekundärwicklung 608 des Transformators 606 zwischen das untere Ende der Primärwicklung 604 und die ungeerdete Zündkerzenklemme eingeschaltet. Die Auslösewicklung 304 der F i g. 4 ist zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Siliciumgleichrichters 602 in Reihe mit der Diode 616 geschaltet. Diese

ίο weist eine solche Polarität auf, daß nur der positive Teil des Auslösesteuersignals auf die Steuerelektrode zur Einwirkung kommt. Diese positiven Impulse dienen dazu, den Siliciumgleichrichter in der gleichen Weise einzuschalten, wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Indem als Diode 616 eine Siliciumdiode verwendet wird, die eine beträchtliche Durchlaßschwellenspannung aufweist, die überschritten werden muß, bevor eine wesentliche Leitung durch dieselbe erfolgt, werden auf die Wicklung 304 zur Einwirkung kommende kleine äußere Störsignale gehindert, den Siliciumgleichrichter zu betätigen. Der Widerstand 620 zwischen Kathode und Steuerelektrode des Siliciumgleichrichters dient dazu, eine verhältnismäßig geringe Impedanz zwischen diesen EIementen aufrechtzuerhalten, um den Siliciumgleichrichter zu stabilisieren. Da die unteren Enden beider Wicklungen des Transformators 606 unmittelbar geerdet sind, braucht vom Kondensator 152 zum Zündstromkreis 600 nur eine einzige Leitung vorgesehen zu werden. Jeder der elf anderen Zündstromkreise weist die gleiche Ausbildung und Wirkungsweise und die gleichen Vorteile auf und wird von den entsprechenden Auslösesteuerwicklungen der F i g. 4 mit Auslöseimpulsen gespeist, wie durch die entsprechenden Bezugszeichen angegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 528/354

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Wechselspannungsquelle, mit einem dieser nachgeschalteten Doppelweggleichrichter und mit einem Verteiler zum Anlegen der kapazitiv gespeicherten Zündenergie an die Zündkerzen entsprechend der Zündfolge, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ladekondensator (152,156) an die Ausgänge des Doppelweggleichrichters (206) angeschaltet ist, steuerbare Gleichrichter (136) zwischen je einem Ladekondensator und je einer der in zwei Gruppen angeordneten Zündkerzen (102 bis 124) liegen, die steuerbaren Gleichrichter mit je einer Steuerelektrode (142) an den Verteiler (302 bis 326) angeschaltet sind und der Verteiler den steuerbaren Gleichrichtern nacheinander sie öffnende Steuerspannungen zuführt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gC-kennzeichnet, daß die Steuerelektroden der steuerbaren Gleichrichter jeweils über eine eine Halbwelle kurzschließende Diode (147) an Masse liegen.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen zwischen den Ladekondensatoren (152, 156) und den steuerbaren Gleichrichtern jeweils ein Zündtransformator (132) liegt.

4. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündkerze ein Zündtransformator (606) zugeordnet ist, dessen Primärwicklung (604) einpolig an Masse liegt und an dessen Sekundärwicklung (608) die Zündkerze angeschlossen ist, daß zwischen den Primärwicklungen und den Ladekondensatoren je ein steuerbarer Gleichrichter (602) mit Anode und Kathode liegt, während die Steuerelektroden der steuerbaren Gleichrichter über je eine Diode (616) an dem Verteiler angeschlossen sind.

5. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils parallel zu den Ladekondensatoren eine Schutzstrecke aus einem Widerstand (400) und einer Zenerdiode (402) liegt.