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Zündeinrichtung für Brennkraftmasehinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der die Zündenergie in
einem Zündkondensator gespeichert wird, der durch eine Ladespule infolge einen von
der Brennkraftmasehine relativ zu dieser Spule bewegten Magnetsystems aufgeladen
und mit Hilfe der Schaltstrecke eines kontaktlos steuerbären elektronischen Schalters
über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwicklung
wenigstens mit einer Zündkerze Verbindung hat.
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Derartige Zündeinrichtungen finden vornehmlich dort Verwendung, wo
für die Speisung der Zündanlage keine Batterie zur Verfügung steht. Durch die Speicherung
der Zündenergie in dem Zündkondensator erhält man im Zündzeitpunkt an der Sekundärwicklung
des Zündtransformators einen Hochspannungsstoß mit steiler Anstiegsflanke, wodurch
auch bei stark verschmutzten Kerzenelektroden mit Sicherheit ein elektrischer
Überschlag
(Zündfunke) erzeugt wird. Dabei kann bezüglich der Steuerung des Zündvorgangs auf
die Anwendung mechanischer Schalter verzichtet werden, die infolge Abbrand bzw.
Verölung leicht verschmutzen und .deshalb den einwandfreien Betrieb der Zündeinrichtung
gefährden. Es ist (nach der deutschen Auslegeschrift 1 228 461) bereits eine Zündeinrichtung
der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der an einer realisierbaren Ausführungsform
zu erkennen ist, daß die Steuerspannung für die Steuerelektrode des elektronischen
Schalters der gleichsinnig-gewickelten Ladespule entnommen wird. Die Steuerspannung
für die Steuerelektrode des elektronischen Schalters sowie die Ladespan-. nung für
den Zündkondensator haben dabei den gleichen Ursprung und somit auch die gleiche
Phasenlage. Um einen optimalen Zündspannungsstoß zu erhalten, muß der Zündkondensator
im Moment der Auslösung des Entladevorgangs voll geladen sein, was dort der Fall
ist, wenn die Halbwellenform aufweisende Ladespannung bis zum Erreichen des Scheitelwertes
auf den ZUndkondensat®r wirken kann. Das bedingt, daß die Schaltstrecke des elektronischen
Schalters auch genau im Scheitelwert der an der Steuerelektrode wirkenden Spannung
in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dies ist jedoch nicht mit Sicherheit gewährleistet,
weil der Spannungsverlauf im Bereich des Scheitelwertes relativ flach ist und daher
schon ein vor dem Scheitel liegender Spannungswert zur Umsteuerung des elektronischen
Schalters ausreichen kann. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei langsam laufender
Brennkraftmaschine der für die Umsteuerung erforderliche Spannungswert gar nicht
erreicht wird. Des weiteren ist es ungünstig, daß die Ladespule auch während der
Entladung des Zündkondensators noch Spannung zur Verfügung stellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der
eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der jedoch die der bekannten
Ausführung anhaftenden Unzulänglichkeiten vermieden sind.
Diese
Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der ebenso wie die Ladespule unter
dem Einfluß des Magnetsystems stehende Zündtransformator zur Lieferung der Steuerspannung
für die Steuerelektrode des elektronischen Schalters ausgenutzt: ist, wobei die
Ladespule und der Ziindtransformator je auf einem von zwei Eisenkernen angeordnet
und im degenseitigen Wechsel durch das Magnetsystem beeinflußbar .sind.
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Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung sind anhand des in
der Zeichnung: dar-Testellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.
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Bei der dargestellten Zündeinrichtung wird die Zündenergie in einem
Zündkondensator 1 gespeichert. Dieser Zündkondensator liegt über einen Ladegleichrichter
2 sowie einen Begrenzungswiderstand 3 an der Wicklung 4 einer Ladespule 5, die einen
Eisenkern 6 aufweist. Der Anschlug a des Zündkondensators 1, der positive Ladespannung
erhält, ist über die Schaltstrecke A, K eines steuerbaren elektronischen Schalters
7 mit einem Anschluß b der Primärwicklung 8 eines Zündtransformators 9 verbunden:
Der andere Anschluß c der Primärwicklung 8 ist mit einem Anschlug d der Sekundärwicklung
10 des Zündtransformators 9 und über einen Leitungszug 11 mit demjenigen
Anschluß e des Zündkondensators l verbunden, #3er negative Ladespannung erhält.
An dem Anschluß d und dem weiteren Anschluß f der Sekundärwicklung 10 des
Zündtransformators 9 liegt. eine Zündkerze 12. Der Zündtransformator 9 weist einen
Eisenkern 1_', auf. Die Ladespüle 5 sowie der Zändtransformator 9 sind baulich auf
einer Tragplatte 14 aus magnetisch nichtleitendem Material angeordnet und stehen-während
des Betriebes unter dem Einfluß eines durch die nichtdargestellte Brennlraftmaschine
relativ bewegten Mia-@_n@,tsystems 15.
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Zur Lieferung der Steuerspannung für die Steuerelektrode G des elektronischen
Schalters 7 -findet der Zündtransformator 9 Verwendung. @u diesem Zweck sind die
Ladespule 5 und der Zündtransformator 9 je
auf einem von den zwei
Eisenkernen 6, 13 angeordnet und im gegenseitigen Wechsel durch das Magnetsystem
15 beeinflußbax. Im Beispielsfall handelt es sich um eine besonders einfache Ausführungsform,
bei der zur Lieferung der Steuerspannung für die Steuerelektrode G cjes elektronischen
Schalters 'j die Primärwicklung; 8 des Zündtransformators 9 ausgenutzt ist. Dabei
hat die Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 7 mit dem vom Anßchluß c
der Primärwicklung; 8 des Zündtransformators 9 zum Anschluß e des Zündkondensators
1 führenden Leitungszug 11 Verbindung.
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Iit@ Beispiels fäll ist in der vom Leitungszug 11 zur Steuerelektrode
G des elektronischen Schalters 7 führenden Verbindung 16 ein Begrenzungswiderstand
17, eine mit ihrer Kathode@der Steuerelektrode G zugekehrte Diode 13 und ein Schaltelement
19 mit Schwellspannung in Serie geschaltet.
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Da die Diode 113 ebenfalls eine geringe Schwellspannung hat, kann,
wenn diese Schwellspannung f'ür den einwandfreien. Betrieb ausreichend ist, auf
das "ctial telement 19 verzichtet werden. Das Schaltelement 19 ist im F@eispielsfall
eine ZPnerdiode, die bei einer bestimmten, an ihr auftretenden Spannung Strom durchläßt.
Anstelle der Zenerdode kann aber beispielsweise auch ein nichtlinearer Widerstand,
eine der Steuerspannung entgegengerichtete Spannungsquelle öder aber, wie das mit
gestricheltem Linienzug angedeutet ist, ein,mit einem Widerstand 20,parallelgeschalteter
Kondensator 21 vorgesehen sein, wobei dieses R-C-rlied ein Schaltglied darstellt,
das eine von der Drehzahl der Brennkraftmaschne abhängige Schwellspannung hat.
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Im Nebenschluß der Steuerstrecke G, K des elektronischen Schalters
7 befindet sich ein Widerstand 22. Die Steuerung des elektronischen Schalters 7
wird betriebssicherer,,werin, wie mit gestricheltem Linierzug angedeutet ist, im
Nebenschlug der Steuerstrecke G, K ein Kondensator.23 vorgesehen ist. Ist des weiteren
im Nebenschluß der Steuer-Strecke 3, h des elektronischen Schalters 7 eine mit ihrer
Kathode der Steuerelektrode `T zugekehrte Diode 18` vorgesehen, so kann auf die
in (-]er Verbindunrr 16 liegende Diode 18 verzichtet werden.
Das
verwendete Magnetsystem 15 besteht aus einer Schwungscheibe 24, die auf einer von
der Brennkraftmaschine in-Rotation versetzbaren Welle 25 sitzt und vier an ihrem
Umfang angeordnete Dauermagnete 26, 27,. 28, 29 aufweist. Die Dauermagnete 26, 27,
28, 29 haben in Um- . fangsrichtung gleiche Zwischenräume x und werden bei Rotation
der Schwungscheibe 24 in unmittelbarer Nähe der Stirnseiten der Eisenkerne 6; 13
vorbeibewegt. Dabei ist jeder der Eisenkerne 6, 13 so bemessen, daß er mit seinen
beiden Stirnseiten wenigstens-annähernd je einen von zwei einander benachbarten
Zwischenräume x gegenüber liegen kann. Von den vier Magneten 26, 27, 28, 29 sind
die Magnete 2f:, 28 29 den Eisenkernen 6, 13 mit ihrem Nordpol N zugekehrt, wogegen
der Magnet 26 den Eisenkernen 6, 13 mit seinem Südpol S zugekehrt ist. Man erhält
dadurch einen für die Ladung des Zündtransformators 1 und die Steuerung des elektronischen
Schalters 7 besonders geeigneten Spannungsimpuls.
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Im Bedarfsfalle kann, wie.mit gestricheltem Linienzug angedeutet ist;
der Zündtransformator 9 mit einer Kurzschlußwicklung 30 versehen sein: Die Wirkungsweise
vorliegender Zündeinrichtung ist folgende: Es wird vorerst angenommen, daß das Magnetsystem
15 rotiert und die beiden dem Magnet 26 benachbarten Zwischenräume x sieh je an
einer der beiden Stirnseiten
des Eisenkernes 6 der Ladespule 5 vorbeibewegen.
Dadurch entsteht eine starke magnetische Flußänderung im Eisenkern 6 und somit ein
wirksamer Spannungsimpuls in der Wicklung 4 der Ladespule 5. Dieser Spannungsimpuls
entspricht der Durchlaßriehtung des Ladegleichrichters 2, so daß er über diesen
Gleichrichter 2 und den Begrenzungswiderstand 3 eine Aufladung des Zündkondensators
1 bewirkt. Nach abgeschlossener Aufladung des Zündkondensators 1 steht in diesem
die elektrische Zündenergie zur Verfügung, wobei der Ansehlufl a positiv und der
Anschluß e negativ ist. Bewegen sich nun die beiden dem Magnet 26 benachbarten Zwischenräume
x je an einer der beiden Stirnseiten des Eisenkerns 13 des Zündtransformators
9
vorbei, so entsteht in diesem Eisenkern eine starke ma-. gnetischP Flußänderung
und damit ein wirksamer Steuerapannungsimpuls.
| Dieser Steuerspannungsimpuls wird so zur Steuerstrecke G, K
des elek- |
| tEschen Schalters 7 geführt, daß die Steuerelektrode G in bezug
auf |
die Kathodenelektrode K positives Potential erhält, wodurch die Schaltstrecke A,
K in den stromdurchlassenden Zustand gelangt. Der Zündkondensator 1 kann sich demzufolge
über
die Schaltstrecke A, K des elektronischen Schalters 7 und die Primärwicklung
8 des Zündtransformators 9 entladen. Dabei entsteht in der Sekundärwicklung 10 des
Zündtransformators 9 ein Hochspannungsstoß, der einen elektrischen Überschlag (Zündfunken)
an den Elektroden der Zündkerze 12 hervorruft. Ein solcher Lade- und Entladevorgang
tritt dann bei jeder weiteren Umdrehung des Magnetsystems 15 erneut auf.
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Bei der Rotation des Magnetsystems 15 entstehen nun auch Spannungsimpulse,
die in bezug auf die Lade- bzw. Steuerspannung entgegengesetzte Polarität
haben. Dessen Wirkung wird aber im Ladekreis des Zündkondensators 1 durch den Ladegleichrichter
2 und im Steuerkreis des elektronischen Schalters 7 durch die Diode 1#3 bzw. die
Diode 18' unterdrückt. Die Diode 18 bzw. 18' stellt sicher, daß nur-positive Steuerspannung
an die Steuerelektrode G des elektronischen.Schalters 7 gelangen kann.
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Das Schaltelement 19 mit Schwellspannung sorgt dafür, daß auch keine
positiven Störschwingungen an die Steuerelektrode G des elektronischen Schalters
7 gelangen und diesen im unerwünschten Zeitpunkt auslösen können. Die zu erwartenden
Störschwingungen können dOn festgelegten Schwellwert nicht überschreiten, wogegen
der eigentliche Steuerimpuls in bezug auf die gewählte Schwellspannung so groß ist,
daß er mit Sicherheit von diesem Schaltelement 19 durchgelassen wird.
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Über den Kondensator 23 können hochfrequente Störschwingungen von
der Steuerelektrode G zur Kathode K des elektronischen Schalters 7 abgeleitet und
damit unwirksam gemacht werden. -
Mit Hilfe der Widerstände 17 und
22 wird das Steuerpotential wertmäßig exakt festgelegt.
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Die vorliegende Zündeinrichtung hat den besonderen Vorteil, daß mit
steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine die Steuerspannung für die Steuerelektrode
G des elektronischen Schalters 7 schneller ansteigt, so da.ß dabei selbsttätig der
Zündzeitpunkt vorverstellt wird, was sich bei Brennkraftmaschinenals günstig in
Hinsicht auf die Leistung erweist: Damit jedoch diese Verstellung keine unerwünschten
Werte ergibt, empfiehlt es sich, der Steuerelektrode G des elektronischen Schalters
7 ein Glied mit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiger Schwellspannung
vorzuschalten, Geeignet dafür ist der-Kondensator 21 mit dem parallel geschalteten
Widerstand 20. Anstelle des Kondensators 21 und des Widerstands-20 oder zusätzlich
zu diesen Schaltelementen kann zu diesem Zweck auch der Zündtransformator 9 mit
der Kurzschlußwicklung 30 versehen sein: Im beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält
der Sekundärkreis des Zündtransformators 9 eine einzige Zündkerze 12. Es wird jedoch
als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, wenn der besagte Sekundärkreis mehrere
Zündkerzen enthält, denen der Zündspannungsstoä in entsprechender Reihenfolge durch
einen an sich bekannten Zündverteiler zugeführt wird. Dabei kann das Magnetsystem
15 gegebenenfalls über eine Übersetzung mit entsprechender Geschwindigkeit angetrieben
bzw: in seinem Aü`bau entsprechend ausgelegt werden.
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Als elektronischer Schalter 7 ist im Ausführungsbeispiel ein Steuerbarer
Halbleitergleichrichter, und zwar ein Thyristor, gewählt. Es
| sind jedoc1a dafür auch entsprechend arbeitende Elektronenröhren
bzw. |
| andere Halbleitei7eiemente- geeignet: |
Die Steuerspannung für die Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 7 muß
auch nicht unbedingt der Primärwicklung 8 des Zündtransformators 9 -entnommen sein:
Man kann sie ebenfalls an der Sekundärwicklang
13 bzw. einer nicht
dargestellten.Zusatzwieklung abgreifen.-Des-weiteren kann die die Steuerspannung
liefernde Wicklung bezUglich ihrer Windungszahl auf den erforderlichen Steuerspannungswert
entsprechend abgestimmt sein.
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Ferner wird es auch im Rahmen der Erfindung liegend angesehen,, wenn
das Magnetsystem 15 ruhend und demgegenüber die Ladespule 5 sowie der Zündtransformator
9 drehbar sind.