DE1539177A1 - Zuendeinrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

■■ E.Nr. .8851-
?-15.3; 1967 Li/Km

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße 4

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator, der durch eine ladeeinrichtung aufgeladen und über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit wenigstens einer Zündkerze einen Zündkreis bildet und dessen Primärwicklung im Entladekreis des Zündkondensators mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen EntladeechalterB in Serie liegt, der während des mit Hilfe eines von der Brennkraftmaschine betätigbaren Sehaltgliedes auslösbaren Zündperiodisch in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar

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ist und zwar durch eine Vielzahl von seiner Steuerelektrode; zu-, geführten Steuerimpulsen, welche von einem mit zwei.elektronischen Verstärkerelementen versehenen Oszillator geliefert werden, wobei jedes dieser beiden VerstUrkerelemente eine Schaltstrecke aufweist, die im Wechsel mit der Schaltstrecke des anderen Verstärkerelementes intermittierend Strom durchläßt.

Bei derartigen Zündeinrichtungen entstehen während des Zündvorßanges an der Zündkerze eine Vielzahl von Zündfunken in Form elektrischer Überschläge, von denen jeaer durch einen Spannungsat o-ß mit steiler Anstiegsflanke und hohem Scheitelwert erzeugt wird. Man erreicht dadurch, daß das im Zylinder der Brennkraftmaschine komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch mit Sicherheit entflammt wird und zwar auch dann, wenn es schlecht gemischt ist und außerdem die Zündkerze an ihren Überschlagselektroden erheblich Schmutz angesetzt hat. ■

Es ist bereits (nach der französischen Patentschrift 1 291 353) eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei ■welcher die vom Oszillator gelieferten Steuerimpulse über einen Kondensator der Basis eines Leisturigstransistors zugeführt werden, der den Entladeschalter bildet und mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke im Entladekreis des Zündkondensators liegt. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß der Oszillator u.a. auch mit demjenigen Belag des Zündkondensators galvanische Verbindung hat, der nicht an Masse angeschlossen ist. Bei modernen Kondensatorzündeinriehtungen wird jedoch der Zündkondensator durch eine ladeeinrichtung auf eine Spannung in der Größenordnung von etwa 500 bis 1l)uü Volt aufgeladen-, so daß der Oszillator in Beriug auf. "!üatsse ebenfalls dieses Potential annimmt. Der den Oszillator bildende Anlagenteil erfordert demzufolge einen erheblichen Isolationsaufwands obwohl der Oszillator selbst nur mit einer Spannung betrieben wird₉ die gegenüber der Ladespannung des Ziindkonden- .-sators etwa hundert mal kleiner ist«, Ferner wird bei den /Zündeinrichtungen vorliegender Art als Oszillator-'bevorsugt ein aatabiler Multivibrator verwendet_p der mit Transistoren ausgerüste-

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ist. Diese Transistoren sind aber durch die Hochspannung stark gefänrdet und durch die übermäßige Isolierung hinsichtlich ihrer Wärmeableitung erheblich behindert. Desweiteren macht es die bekannte Ausführung erforderlich, daß der Oszillator bei jedem Sündvorgang neu anschwingen muß, was abe,r dann nicht mit Sicherheit . gewährleistet ist, wenn dafür keine besonderen, zumeist mit zusätzlichen Aufwand an Schaltmitteln verbundene Vorkehrungen getroffen sind,

Der Eri'inuunf, liegt die Aufgabe zugrunde, eine iiündeinrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei welcher die der bekannten Ausführung anhaftenden Unzulänglichkeiten vermieden und darüberhinaus der Lade- und Entladevorgang des Zündkondensators so aufeinander abgestimmt sind, daß für jede der während eines 25 und vor gange s zu erzeugenden Zündspannungsstö'ße. genügend Energie zur Verfügung steht. ' -

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zwei je mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung ausgerüstete Impulsübertrager Anwendung finden, deren Primärwicklungen je mit der Schältstrecke eines.Verstärkerelementes des Oszillators in Serie geschaltet sind, wogegen die Sekundärwicklung des einen Impulsübertragers in dem Steuerkreis des Entladeschalters und die Sekundärwicklung des anderen ImpulsUbertragers in dem Steuerkreis eines steuerbaren elektronischen Ladeschalters liegt, dessen Schaltstrecke sich in der Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem Zündkondensator befindetr

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung sind anhand des in. der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher be- . schrieben und erläutert.

Die dargestellte Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle gespeist, die eine übliche Kraftfahrzeugbatterie sein kann. Diese

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Gleichstromquelle 1 ist mit ihrem Minuspol an Masse angeschlossen und mit ihrem Pluspol durch einen Betriebsschalter (Zündschalter) 2 an die elektrische Anlage der Zündeinrichtung anlegbar. Bei geschlossenem Betriebsschalter 2 sind der Plus- und der Minuspol der Gleichstromquelle. 1 mit dem Eingang 3, 4 einer Ladeeinrichtung 5 verbunden, welche ein üblicher Gleichspannungswandler ist· und an ihrem Ausgang 6, 7 eine in Bezug auf,die Gleichstromquelle 1 etwa um das Hunderfache erhöhte Ladespannung einem Zündkondensator 8 zur Verfugung stellt. Der Zündkondensator 8 hat einen Entladekreis in seinem Nebenschluß, der aus der Primärwicklung 9 eines Zündtransformators 10 und der in Serie dazu liegenden Schaltstrecke A', K' eines steuerbaren elektronischen Entladeschalters 11 besteht. Als Entladeschalter 1Ί findet im Beispielsfall ein sogenannter Thyristor Verwendung. - .' .. ;

Die Sekundärwicklung 12 des Zündtransformators 10 bildet mit einer Zündkerze 13 den Zündkreis. Soweit die Zündeinrichtung jedoch für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt ist, so kann der Zündkreis selbstverständlich auch mehrere Zündkerzen enthalten, die in bekannter Weise während des Betriebes mit Hilfe eines nicht dargestellten Zündverteilers in vorbestimmtem Wechsel an die Sekundärwicklung 12 des Zündtransformators 10 angeschlossen werden.

Desweiteren liegt bei geschlossenem Betriebsschalter 2 der Eingang 14, 15 eines mit gestricheltem Linienzug umgrenzten Oszillators 16 an dem Plus- und Minuspol der ,Gleichstromquelle 1. Der Oszillator 16 ist im Beispielsfall ein astabiler Multivibrator, der als Verstfirkerelemente zwei npn-Transiatoren 17 und 18 aufweist. Die Basen B¹ ♦ B" sowie die Kollektoren C, C" der Transistoren 17, 18 haben je einen Widerstand 19» ^O, :?1 bzw. 22 in ihrer zum Pluspol der Gleichstromquelle 1 fuhrenden Verbindung. ' Außerdem liegt jede Basi3 B·, B" über einen Kondensator 23 24 an dem Kollektor C" bzw. C des anderen Transistors. Die

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Emitter EV, E" sind je über die Primärwicklung 25 bzw. 26 eines von zwei Impulsübertragern 27, 28 an Masse und demzufolge am Minuspol der Gleichstromquelle 1 angeschlossen. Die durch die Emitter-Kollektor-Strecken E',C und E", C" gebildeten Schaltstrecken der beiden Transistoren'17» 18 liegen somit jeweils zu einer Primärwicklung 25 bzw. 26der beiden Impulsübertrager 27, 28 in Serie. ■ ·

Der Impulsübertrager 27 hat eine Sekundärwicklung 29, die eich schaltungsmäßig in dem Steuerkreis eines steuerbaren elektronischen Ladeschalters 30 befindet, der im gewählten Beispiel ebenfalls ein Thyristor ist. Dieser Steuerkreis liegt zwischen dem kathodenseitigen Anschluß K" und der Steuerelektrode S" des Ladeschalters 30. Dabei empfiehlt es sich, daß zur Sekundärwicklung 29 des Impulsübertragers 27 eine Diode 31 in Serie geschaltet wird, die nur positive Impulse zur Steuerelektrode S¹V; des Ladeschalters 30 durchläßt* Es ist auch zweckmäßig, der Steuerstrecke S", K¹¹ des Ladeöchalters 30 einen Kondensator 32 parallel -zu achalten, damit Störschwingungen von der Steuerelektrode 8^M zur Kathode K^u abgeleitet werden. Mit Hilfe eines ebenfalls parallel zur Steuerstrecke S", K¹¹ des Ladeschaltera 30 geschalteten Widerstandes 33 läßt sich in einfacher Weise das Steuerpotential festlegen. Außerdem sorgen der Kondensator 32 und der Widerstand 33 für eine geeignete Form der Steuerimpulse.

Die Sohaltstrecke dea Ladeschalters 30 verläuft innerhalb dieses Schaltelementes zwischen dem anodenseitigen Anschluß A" und dem kathodenaeitigen Anschluß K". Sie befindet sich schaltungs mäßig im iadekreie des Ztindkondensators 8, d.h. in einer der beiden Verbindungen zwischen dem Ausgang 6_t 1 der Ladeeinrichtung 5 und dem ZUnC ^nderaator 8. Im .Bedarfsfall kann der Ladekreis des Zündköfldenaators 8 noch esiaen Begrenzungewiderstand 34 enthalten, der la Serie zur Schaltstrecke A% K" des Ladeschalters 30 liegte

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Der zweite Impulsübertrager 28 hat eine Sekundärwicklung 35, die im Steuerkreis des elektronischen Entladeschalters 11 liegt. Dieser Steuerkreis stellt einen Verbindungszweigzwischen der Steuerelektrode S' und dem kathodenseitigen Anschluß K¹ des Entladeschalter 11 dar. Darin ist in Serie zur Sekundärwicklung 35 des Impulsübertragers 28 ein als Schließer ausgebildetes Schaltglied 36 vorgesehen, das im Zündzeitpunkt den Steuerkreis schließt. Zu diesem Zweck wird das Schaltglied 36 durch einen während des Betriebes von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Rotation vei'setzten Nocken 37 betätigt. Es empfiehlt sich auch P hier, im Steuerkreis des Entladeschalters 11 in Serie zur Sekundärwicklung 35 eine nur positive Impulse durchlassende Diode 38 und. parallel zur Steuerstrecke S', K' einen Widerstand 39 sowie einen Kondensator 40 zu schalten, wobei diese Schaltelemente den gleichen Zweck erfüllen, wie diejenigen, die in entsprechender Weise dem Steuerkreis dea Ladesehalters 30 zugeordne+ sind.

Die im Beispielsfall als Verstärkerelemente sowie als Lade- und Entladeschalter verwendeten Halbleiterbauelemente können selbstverständlich auch in gleicher Art wirkende Elektronenröhren sein.

Die Wirkungsweise der Zündeinrichtung ist folgende:

w Der Oszillator 16 erhält durch Schließen des Betriebsschalters 2 an seinem Eingang 14, 15 von der Gleichstromquelle 1 seine Betriebsspannung und beginnt in an sich bekannter Weise zu !.schwingen, wobei die Schwingfrequenz im bevorzugten Fall etwa 10 kHz betragen soll. Das Schwingen des Oszillators 16 hat zur Folge, daß die Schaltstrecken E¹, C und E", C" der Transistoren 17, 18 und

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damit auch die Primärwicklung^ 25, 26 der Impulsübertrager 27, 28 im gegenseitigen Wechsel vom Strom durchflossen werden, wodurch die Sekundärwicklungen 29, 35 der Impulsübertrager 27₉ 28 ebenfalls im entsprechenden gegenseitigen Wechsel Steuerimpulse zur Verfügurg stellen.

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Solange der Steuerfreie des Entladeschalters 11 durch das Schaltglied 36 geöffnet, d.h. der Zündvorgang noch nicht eingeleitet ist, werden nur die durch die" Sekundärwicklung 29 des Im pul silber— tragers 27 bereitgestellten Steuerimpulse ausgenutzt. Diese gelangen Im die Steuerelektrode S" des Ladeschalter 30 und steuern seine-Schaltstrecke A", K" im entsprechenden Rythmus in den stromdurchlassenden Zustand. Da bei eingelegtem Betriebsschalter 2 auch die Ladeeinrichtung 5 an ihrem Eingang 3,. 4 Betriebsspannung von der Gleichstromquelle 1 erhält und demzufolge an ihrem Ausgang 6, 7 Ladespannung zu Verfügung stellt, erhält .der Zündkondensator 8 jeweils im Schließungsintervall des Ladeschalters 30 einen durch den Begrenfcungswiderstand 34 dosierten Energiestoß.

Wird nun der Zündvorgang ausgelöst, d.h. der ~-":euerkreis des Entladeschalters 11 durch das Schaltglied 36 geschlossen, so können auch die von der Sekundärwicklung 35 des Impulsübertragers 28 gelieferten Steuerimpulse an die Steuerelektrode S¹ des EntladeGchalters 11 gelangen und seine Schaltstrecke A', K¹ jeweils im Offnungsintervall des Ladeschalters 30 in den stromdurchlassenden Zustand steuern. Dabei kann sich der Zündkondensator 8 in jedem Schließungsintervall des Ladeschalters 30 erneut aufladen und in jedem Schließungsintervall des Entladeschalters 11 unter Lieferung relativ hoher Energie über die Primärwicklung 9 des Zündtransformators 10 entladen, wodurch abhängig davon jedesmal in der Sekundärwicklung 12 des Zündtransformators 10 ein Spannungsätoß mit steiler Anstiegsflanke und hohem Scheitelwert entsteht,: der einen wirkunsvollen Zündfunken an der Zündkerze 13 hervorruft. Solange der Steuerkreis des Entladeschalters 11 durch das Schaltglied 36 geschlossen und damit der Zündvorgang aufrecht erhalten bleibt, unterliegt der Zündkondensator 8 einer Vielzahl von Lade- und Entladevorgängen, wodurch auch eine Vielzahl· von kraftigen. Zündfunken an der Zündkerze hervorgerufen .werden. Öffnet das Schaltglied 36 den Steuerkreis des Entladeschalters 11, so wird der Zündvorgang beendet und nun wieder lediglich der Zündkondensator 8 weiter aufgeladen, bis der nächste

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Zündvorgang beginnt. ■ ; ί

Durch die Maf3nahme, daß der Zündkondensator 8 in dem .Zeitraum-...

zwischen zwei Zündvorgängen weiterhin aufgeladen wird, erhält man zu Beginn des Zündvorganges besonders -wirkungsvolle Zünd- ' funken, wodurch die Entflammung dee Kraftstpff-Iiuft-Gemisches, auch bei schlechter Mischung und bei verschmutzten Kerzenelektroden im vorbestimmten Zeitpunkt mit hoher Sicherheit erreichbar ist»

Außerdem muß der erfindungsgemäße Oszillator 16 nicht bei jedem ZundVorgang neu anschwingen und braucht nur bezüglich der niedrigen Spannung der Gleichstromquelle 1 isoliert zu werden, was ebenfalls ein besonderer Vorteil ist. Schließlicherreicht man durch die während des Zündvorganges im ,Wechsel erfolgende Auf- und Entladung des Zündkondensators 8, daß jeder der vielen" Zündfunken durch einen Spannungsstoß mit steiler Anstiegsflanke und hohem Scheitelwert erzeugt wird, ■; ' " :

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Claims (6)

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1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator, der durch eine Ladeeinrichtung aufgeladen und über die Primärwicklung eines Zündtransformators "entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit wenigstenseiner Zündkerze einen Zündkreis bildet und dessen Primärwicklung im Entladekreis des Zündkondensators mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Entladeschalters inSerie liegt, der während des mit Hilfe eines von der Brennkraftmaschine betätigbaren Schaltgliedea auslösbaren Zündvorganges periodisch in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist und zwar durch eine Vielzahl von seiner Steuerelektrode zugeführten Steuerimpulsen, welche von einem mit zwei elektronischen Verstärkerelementen versehenen Oszillator geliefert werden, wobei jedes dieser beiden Verstärkerelemente eine Schaltstrecke aufweist, die im Wechsel mit der Schaltstrecke des anderen Verstärkerelementes intermittierend Strom durchläßt, gekennzeichnet durch zwei je mit einer Primärwicklung (25 bzw. 26) und einer Sekundärwicklung (29 bzw. 35)ausgerüstete Impuls- Übertrager (27, 28), deren Primärwicklungen (25, 26) je mit der Schaltstrecke (E¹, C bzw. E", C¹¹) eines Verstärkerelementes (17 bzw. 18) dee Oszillators (16) in Serie geschaltet sind, wogegen die Sekundärwicklung (35) des einen Impulsübertragers (28) dem Steuerkreis des Entladeschaltera (11) und die Sekundär-

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wicklung (29) des anderen Impulsübertragers (27) in dem. Steuerkreis eines steuerbaren elektronischen Ladeachalters (30) liegt, dessen Schaltstrecke (A", K") sich in der Verbindung zwischen der ladeeinrichtung (5) und dem Zündkondensator (8) befindet.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dteuerkreis-sowohl des Ladeschalters (30) als auch des Entladeschalters (11) eine nur positive Impulse zur Steuerelektrode durchlassende Diode (31 bzw. 38) vorgesehen ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Steuerstrecke (A", K") des.' ,deschalters (30) als auch der Steuerstrecke (A¹, K¹) des Entladeschalters (11) ein Widerstand (33 bzw. 39) parallel geschaltet ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .sowohl der Steuerstrecke (A", K") des Ladeschalters (30) als auch der Steuerstrecke (A', K') des Entladeschalters (11) ein Kondensator (32 bzw. 40) parallel geschaltet ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das von der Brennkraftmaschine betätigbare, zur Auslösung des

• Zündvorganges dienende Schaltglied (36) ein in üblichen Zünd» verteilern vorhandener nockengesteuerter Unterbrecherschalter ist, der Im^- Steuerkreis des Entladeschalters (11) liegt und im Zündzeitpunkt geschlossen wird.

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6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 _r dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (16) ein astabiler Multivibrator ist, welcher als Verstärkerelemente (17, 18) zwei npn-Transistoren aufweist, deren Emitter (E¹, E") je- über die Primärwicklung (25 bzw. 26) eines der beiden Impulsübertrager (27, 28) mit dem Minuspol und deren Basen (B', B") sowie Kollektoren (C', G") je über einen Widerstand (19 bzw. 2Ό bzw. 21, bzw. 22) mit dem Pluspol einer Grleichstromqueller (1) Verbindung haben, wobei außerdem jede der Basen B', B") über einen Kondensator (23 bzw. 24) an dem Kollektor (C", bzw. C) des anderen Transistors liegt.

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