DE1539177C3 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einem die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator, der durch eine batteriegespeiste Ladeeinrichtung über die Schaltstrekke eines steuerbaren elektronischen Ladeschalters aufgeladen und über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwick-^· lung mit wenigstens einer Zündkerze einen Zündkreis'« bildet und dessen Primärwicklung im Entladekreis des Zündkondensators mit der Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Entladeschalters in Serie liegt, der während des mit Hilfe eines von der Brennkraftmaschine betätigbaren Schaltglieds auslösbaren Zündvorganges periodisch sowie im Wechsel mit der Schaltstrecke des Ladeschalters in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist und zwar durch einen Oszillator mit zwei elektronischen Verstärkerelementen, die je eine Schaltstrecke aufweisen und an diesen Schaltstrecken abwechselnd Strom durchlassen, wobei die Schaltstrekke des einen Verstärkerelementes mit Hilfe eines Impulsübertragers den Ladeschalter und die Schaltstrecke des anderen Verstärkerelementes ebenfalls mit Hilfe eines Impulsübertragers den Entladeschalter steuert.

Bei einer derartigen Zündeinrichtung wird an der Zündkerze ein kräftiger Zündfunke mit einem sich daran anschließenden Funkenband erzeugt, wodurch auch Schmutz an der Zündkerze bzw. ein schlecht aufbereitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch die Entflammung dieses Gemisches nicht gefährden kann.

Es ist (nach der JA-PS 25 962/65) bereits eine solche Zündeinrichtung bekannt, bei der die Impulsübertrager durch Kondensatoren gebildet sind. Über diese Kondensatoren werden dem Ladeschalter bzw. Entladeschalter im Wechsel Steuerimpulse zugeführt. Dies verlangt jedoch, daß durch zusätzlichen Schaltungsaufwand für eine hinreichende Entladung dieser Kondensatoren gesorgt wird, weil, wenn dort die Ladung zunimmt, die Steuerimpulse schwächer und schließlich unwirksam werden. Außerdem muß bei der bekannten Zündeinrichtung der Oszillator bei jedem Zündvorgang erneut zum Anschwingen gebracht werden. Dieses Anschwingen tritt aber dann nicht mit Sicherheit ein, wenn der Oszillator — wie bei solchen Zündeinrichtungen erwünscht — symmetrisch aufgebaut ist und die Verstärkerelemente durch Transistoren gebildet sind, die keine ausreichende Exemplarstreuung aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei die der bekannten Ausführung anhaftenden Unzulänglichkeiten zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Impulsübertrager je eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweisen und die Primärwicklungen je mit der Schaltstrecke eines der Verstärkerelemente des während des Betriebes ständig an der Batterie liegenden Oszillators in Serie geschaltet sind, wogegen die Sekundärwicklung des" einen Impulsübertragers in dem Steuerkreis des Ladfesehalters und die Sekundärwicklung des anderen Impulsübertragers zusammen mit dem von der Brennkraftmaschine betätigbaren Schaltglied in dem Steuerkreis des Entladeschalters liegt.

Einzelheiten der Erfindung und diese weiterausgestaltende Merkmale sind an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.

Die dargestellte Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle t gespeist, die eine übliche Kraftfahrzeugbatterie sein kann. Diese 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, weiche ein üblicher Gleichspannungswandler ist und an ihrem Ausgang 6, 7 eine in bezug auf die Gleichstromquelle 1 etwa um das Hundertfache erhöhte Ladespannung einem Zündkondensator 8 zur Verfügung 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' einen steuerbaren elektronischen Entlädeschalters 11 besteht. Als Entladeschalter 11 findet im Beispielsfall ein 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.

Des weiteren 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 Verstärkerelemente zwei npn-Transistoren 17 und 18 aufweist. Die Basen B', B" sowie die Kollektoren C. C" der Transistoren 17, 18 haben je einen Widerstand 19, 20,21 bzw. 22 in ihrer zum Pluspol der Gleichstromquelle 1 führenden Verbindung. Außerdem liegt jede Basis B', B" über einen Kondensator 23 bzw. 24 an dem Kollektor C" bzw. C des anderen Transistors. Die Emitter 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-Strekken E', C und E", C" gebildeten Schaltstrecken der beiden Transistoren 17,18 liegen somit jeweils zu einer Primärwicklung 25 bzw. 26 der beiden Impulsübertrager 27,28 in Serie.

Der Impulsüberträger 27 hat eine Sekundärwicklung 29, die sich 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 /C"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 5" des Ladeschalters 30 durchläßt. Es ist auch zweckmäßig, der Steuerstrecke S", K" des Ladeschalters 30 einen Kondensator 32 parallel zu schalten, damit Störschwingungen von der Steuerelektrode S" zur Kathode /^''abgeleitet werden. Mit Hilfe eines ebenfalls parallel zur Steuerstrecke S", K" des Ladeschalters 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 Schaltstrecke des Ladeschalters 30 verläuft innerhalb dieses Schaltelementes zwischen dem anodenseitigen Anschluß /\"und dem kathodenseitigen Anschluß K". Sie befindet sich schaltungsmäßig im Ladekreis des Zündkondensators 8, d. h. in einer der beiden Verbindungen zwischen dem Ausgang 6, 7 der Ladeeinrichtung 5 und dem Zündkondensator 8. Im Bedarfsfall kann der Ladekreis des Zündkondensators 8 noch einen Begrenzungswiderstand 34 enthalten, der in Serie zur Schaltstrecke A", K" des Ladeschalter 30 liegt. ; '

Der zweite Impulsübertrager 28 hat eine Sekundärwicklung 35, die im Steuerkreis des elektronischen Entladeschalters 11 liegt. Dieser Steuerkreis stellt einen Verbindungszweig zwischen der Steuerelektrode S'und dem kathodenseitigen Anschluß /i'des Entladeschalters 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 versetzten Nocken 37 betätigt. Es empfiehlt sich auch hier, im Steuerkreis des Entladeschalters 11 in Serie zur Sekundärwicklung 35 eine nur positive Impulse durchlassende Diode 38 und parallel zur Steuerstrecke S', /feinen Widerstand 39 sowie einen Kondensator 40 zu schalten, wobei diese Schaltelemente den gleichen Zweck erfüllen, wie diejenigen, die in entsprechender Weise dem Steuerkreis des Ladeschalters 30 zugeordnet 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: 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 E', C und E", C" der Transistoren 17, 18 und damit auch die Primärwicklungen 25,26 der Impulsübertrager 27,28 im gegenseitigen Wechsel vom Strom durchflossen werden, wodurch die Sekundärwicklungen 29,35 der Impulsübertrager 27; 28 ebenfalls im entsprechenden gegenseitigen Wechsel Steuerimpulse zur Verfügung stellen.

Solange der Steuerkreis des Entladeschalters 11 durch das Schaltglied 36 geöffnet, d. h. der Zündvorgang noch nicht eingeleitet ist, werden nur die durch die Sekundärwicklung 29 des Impulsübertragers 27 bereit-

gestellten Steuerimpulse ausgenutzt. Diese gelangen an die Steuerelektrode 5"des Ladeschalters 30 und steuern seine Schaltstrecke A", K" im entsprechenden Rhythmus in den stromdurchlassenden Zustand. Da bei eingelegtem Betriebsschalter 2 auch die Ladeeinrichtung 5 an ihrem Eingang 3,4 Betriebsspannung von der Gleichstromquelle 1 enthält und demzufolge an ihrem Ausgang 6, 7 Ladespannüng zu Verfügung stellt, erhält der Zündkondensator 8 jeweils im Schließungsintervall des Ladeschalters 30 einen durch den Begrenzungswiderstand 34 dosierten Energiestoß.

Wird nun der Zündvorgang ausgelöst, d. h. der Steuerkreis des Entladeschalters 11 durch das Schaltglied 36 geschlossen, so können auch die von der Sekundärwicklung 35 des Impulsübertragers 28 gelieferten Steuerimpulse an die .Steuerelektrode 5' des Entladeschalters 11 gelangen'und seine Schaltstrecke A', K'jeweils im öffhungsiritervall des Ladeschalters 30 in den stromdürchlassenden 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 Zündtransformator 10 ein Spannungsstoß mit steiler Anstiegsflanke und hohem Scheitelwert entsteht, der einen wirkungsvollen 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 kräftigen 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

ίο Zündkondensator 8 weiter aufgeladen, bis der nächste Zündvorgäng beginnt. '.>'·, '

Durch die Maßnahme, daß der Zündkondensator 8 in dem Zeitraum zwischen zwei Zündvorgängen weiterhin aufgeladen wird, erhält man zu Beginn des Züridvorganges besonders wirkungsvolle Zündfunken, wodurch die Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auch bei schlechter Mischung und bei verschmutzten Kerzehelektroden im vorbestimmten Zeitpunkt mit hoher Sicherheit erreichbar ist. ...

Außerdem muß der Oszillator 16 nicht bei jedem Zündvorgang neu anschwingen und braucht nur bezüglich der niedrigen Spannung der Gleichstromquelle 1 isoliert zu werden, was ebenfalls ein besonderer Vorteil ist. Schließlich erreicht man durch die während^'

des Zündvorganges im Wechsel erfolgende Auf- und Entladung des Zündkondensators 8, däß jeder der vielen Zündfunken durch einen Spannuhgsstoß mit steiler Anstiegsflanke und hohem Scheibelwert erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einem die Zündenergie bereitstellenden Zündkondensator, der durch eine batteriegespeiste Ladeeinrichtung über die Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Ladeschalters 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 Entladeschalters in Serie liegt, der während des mit Hilfe eines von der Brennkraftmaschine betätigbaren Schaltglieds auslösbaren Zündvorganges periodisch sowie im Wechsel mit der Schaltstrecke des Ladeschalters in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist, und zwar durch einen Oszillator mit zwei elektronischen Verstärkerelementen, die je eine Schaltstrecke aufweisen und an diesen Schaltstrecken abwechselnd Strom durchlassen, wobei die Schaltstrecke des einen Verstärkerelementes mit Hilfe eines Impulsübertragers den Ladeschalter und die Schaltstrecke des anderen Verstärkerelementes ebenfalls mit Hilfe eines Impulsübertragers den Entladeschalter steuert, d a durch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsübertrager (27,28) je eine Primärwicklung (25 bzw. 26) und eine Sekundärwicklung (29 bzw. 35) aufweisen und die Primärwicklungen (25, 26) je mit der Schaltstrecke (E'-C bzw. E"-C") eines der Verstärkerelemente (17, 18) des während des Betriebes ständig an der Batterie (1) liegenden Oszillators (16) in Serie geschaltet sind, wogegen die Sekundärwicklung (29) des einen Impulsübertragers (27) in dem Steuerkreis des Ladeschalter (30) und die Sekundärwicklung (35) des anderen Impulsüberträgers (28) zusammen mit dem von der Brennkraftmaschine betätigbaren Schaltglied (36) in dem Steuerkreis des Entladeschalters (11) liegt.

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

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerkreis des Ladeschalters (30) ein Widerstand (33) parallel zur Steuerstrecke (S", K") des Ladeschalters (30) und in dem Steuerkreis des Entladeschalters (11) ein Widerstand (39) parallel zur Steuerstrecke (S', K') des Entladeschalters (11) geschaltet ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerkreis des Ladeschalters (30) ein Kondensator (32) parallel zur Steuerstrecke (S", K") des Ladeschalters (30) und in dem Steuerkreis des Entladeschalters (11) ein Kondensator (40) parallel zur Steuerstrecke (S', K') des Entladeschalters (11) geschaltet ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Brennkraftmaschine betätigbare, zur Auslösung des Zündvorganges dienende Schaltglied (36) ein in üblichen Zündverteilern vorhandener nockengesteuerter Unterbrecherschalter ist, der im Steuerkreis des Entladeschalters (11) liegt und im Zündzeitpunkt geschlossen wird.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (16) ein astabiler Multivibrator ist, welcher als Verstärkerelemente (17, 18) zwei npn-Transistoren aufweist, deren Emitter (E', E")]e über die Primärwicklung (25 bzw. 26) eines der beiden Impulsübertrager (27, 28) mit dem Minuspol und deren Basen (B', B") sowie Kollektoren (C, C") je über einen Widerstand (19 bzw. 20 bzw. 21, bzw. 22) mit dem Pluspol der Batterie (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.