DE1539180C3 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der zur Erzeugung der Zündenergie durch die Brennkraftmaschine ein Magnetsystem relativ zu einer Zündspule bewegbar ist, deren Sekundärkreis wenigstens eine Zündkerze enthält und deren Primärkreis bei infolge einer induzierten Spannung vorhandenem Stromfluß kontaktlos durch die Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Schalters unterbrochen wird.

Eine derartige Einrichtung gehört zur Gattung der sogenannten Magnetzündung, die vornehmlich dort Verwendung findet, wo für die Speisung der Zündanlage keine Batterie zur Verfügung steht.

Bei den herkömmlichen Einrichtungen für die Magnetzündung erfolgt das Öffnen des Primärkreises der Zündspule durch einen mechanischen Unterbrecherschalter, der durch einen von der Brennkraftmaschine in Rotation versetzten Nocken betätigt wird. Die Kontakte des Unterbrecherschalters setzen jedoch nach längerer Betriebsdauer infolge Abbrand und Verölung zunehmend Schmutz an, wodurch dann die Zündvorgänge nicht mehr einwandfrei ausgelöst werden.

Bei einer (nach der DT-PS 9 58 971) bekannten, zur Gattung der Magnetzündung gehörenden Einrichtung hat man daher das öffnen des Primärkreises der Zündspule ohne bewegliche Kontakte bewerkstelligt, indem dafür ein magnetisch steuerbarer Halbleiter vorgesehen ist, dessen ohmscher Widerstandswert im Zündzeitpunkt vergrößert wird. Dieser Halbleiter befindet sich bezüglich seiner baulichen Unterbringung in einem magnetischen Kreis, dessen magnetischer Fluß durch einen von der Brennkraftmaschine bewegbaren, magnetisch leitfähigen Bauteil entsprechend verändert wird, wobei mit der Zunahme des magnetischen Flusses der ohmsche Widerstand des Halbleiters ansteigt.

Nun ist aber ein derartiger Halbleiter einerseits sehr temperaturabhängig und andererseits wegen des von der Brennkraftmaschine zu bewegenden Bauteiles unmittelbar in der Nähe der während des Betriebes sich stark erwärmenden Brennkraftmaschine anzuordnen, wodurch seine Leitfähigkeit ungünstig beeinflußt und infolgedessen der Zündvorgang im unerwünschten Zeitpunkt ausgelöst werden kann. Des weiteren ist es dabei schon wegen der vorhandenen

magnetischen Streufelder nicht möglich, den Primärkreis der Zündspule momentan zu unterbrechen, so daß man nicht in jedem Fall einen befriedigenden Zündspannungsstoß erhält. Außerdem wird die Erzeugung des Zündspannungsstoßes auch dadurch ungünstig beeinflußt, daß es nicht ohne weiteres gelingt, den Primärkreis vollständig zu unterbrechen, weil der Widerstand solcher Halbleiter durch die magnetische Beeinflussung nur auf einen endlichen Wert erhöht werden kann, es sei denn, man kompensiert den Reststrom mit erheblichem Aufwand an Schaltmitteln. Ein weiterer Nachteil ist das zusätzliche Magnetsystem, welches zur Steuerung des magnetfeldabhängigen Halbleiters erforderlich ist.

Es ist ferner (nach der IT-PS 6 98 733) bekannt, das kontaktlose Schaltelement einer Magnetzündanlage der eingangs beschriebenen Art als Transistor auszubilden. Dieser wird im Zündzeitpunkt von einer zusätzlichen Wicklung des Magnetzünders, einer sogenannten Steuerwicklung, mit einem Spannungsimpuls in den Sperrzustand umgeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der das kontaktlose Öffnen des Primärkreises der Zündspule durch eine geeignete Schaltungsanordnung ohne ein besonderes Magnetsystem und ohne eine besondere Steuerwicklung erfolgt und bei der die Unzulänglichkeiten der bekannten Ausführungen vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltstrecke des steuerbaren elektronischen Schalters in der wirksamen Stromflußrichtung ein Überwachungswiderstand nachgeschaltet ist, der im Nebenschluß eine Serienschaltung hat, bestehend aus einem Begrenzungswiderstand und einem Steuerkondensator, dessen einer Anschluß gemeinsam mit dem einen Anschluß des Überwachungswiderstandes an dem einen Wicklungsende der Zündspulenprimärwicklung liegt, wogegen dessen anderer Anschluß außer mit dem Begrenzungswiderstand noch mit der Steuerelektrode eines zweiten steuerbaren elektronischen Schalters verbunden ist, über dessen Schaltstrecke die Steuerelektrode des elektronischen Schalters Steuerpotential erhält.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten und Merkmale sind an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.

Bei der dargestellten, zur Gattung der Magnetzündung gehörenden Einrichtung wird die Zündenergie dadurch erzeugt, daß ein das Magnetsystem bildender Dauermagnet 11 und eine Zündspule 12 relativ zueinander bewegbar sind. Der Magnet 11 ist über eine mit strichpunktiertem Linienzug angedeutete mechanische Kupplung 13 durch die nicht dargestellte Brennkraftmaschine in Rotation versetzbar. Die Zündspule 12 befindet sich auf einem Eisenkern 14, der in bezug auf den Magnet 11 ruhend angeordnet ist. Der Eisenkern 14 hat Polschuhe IS, 16, mit denen er den Magnet 11 teilweise umfaßt. Die Zündspule 12 weist eine Primärwicklung 17 und eine Sekundärwicklung 18 auf, an deren Ausgang a, b eine Zündkerze 19 angeschlossen ist. Der an der Primärwicklung 17 liegende Primärkreis enthält als wesentliche Schaltungselemente die Schaltstrecke Kl, El eines ersten steuerbaren elektronischen Schalters T1 und und einen Überwachungswiderstand 20, welcher der Schaltstrecke Kl, El des ersten elektronischen Schalters Γ1 in bezug auf die wirksame Stromflußrichtung / nachgeschaltet ist. Dabei soll unter »wirksamer Stromflußrichtung« diejenige Richtung des Stromes verstanden werden, in der er fließt, wenn er den Zündvorgang bewirkt.

Im Nebenschluß des Überwachungswiderstandes 20 befindet sich eine aus einem Begrenzungswiderstand 21 und einem Steuerkondensator 22 bestehende Serienschaltung, wobei der Steuerkondensator 22 mit

ίο einem Anschluß und der Überwachungswiderstand 20 mit einem Anschluß gemeinsam an dem Wicklungsende c der Primärwicklung 17 liegen. Dagegen ist der andere Anschluß des Steuerkondensators 22 außer mit dem Begrenzungswiderstand 21 noch mit der Steuerelektrode Bl eines zweiten steuerbaren elektronischen Schalters Tl verbunden, über dessen Schaltstrecke El, Kl die Steuerelektrode Bl des ersten elektronischen Schalters Π Steuerpotential erhält.

Der aus der Steuerstrecke El, Bl des ersten elektronischen Schalters Tl und der Schaltstrecke El, K 2 des zweiten elektronischen Schalters Tl bestehenden Serienschaltung ist ein Schaltglied 23 parallelgeschaltet, das erst dann Strom durchläßt, wenn die anliegende Spannung einen festgelegten Wert erreicht. Im Beispielsfall ist dafür eine Zenerdiode gewählt. Man kann aber zu diesem Zweck auch eine bzw. mehrere übliche Dioden mit entsprechender Schwellspannung verwenden.

Das dem Anschluß des Überwachungswiderstandes 20 abgekehrte, mit der Sekundärwicklung 18 zusammengeschaltete Wicklungsende b der Zündspulenprimärwicklung 17 ist über eine mit ihrer Durchlaßrichtung in der wirksamen Stromrichtung liegenden Schutzdiode 24 und einen nachgeschalteten ersten Steuerwiderstand 25 mit der Schaltstrecke JfI, El des ersten elektronischen Schalters Tl verbunden. Dabei wird mit Hilfe der Schaltstrecke El, Kl des zweiten elektronischen Schalters Tl über einen zweiten Steuerwiderstand 26 an der zwischen der Schutzdiode 24 und dem ersten Steuerwiderstand 25 vorhandenen Verbindung 27 das Steuerpotential" für den ersten elektronischen Schalter Π abgegriffen. Die Diode 24 dient dabei zum Schutz der Zündeinrichtung gegen inversen Betrieb.

Besonders zweckmäßig ist es, im Nebenschluß der Steuerstrecke Bl, El des zweiten elektronischen Schalters T 2 die Schaltstrecke E 3, K 3 eines dritten steuerbaren elektronischen Schalters T 3 vorzusehen und dessen Steuerelektrode B 3 an der zwischen dem Überwachungswiderstand 20 und dem Steuerkondensator 22 vorhandenen Verbindung 28 über ein Schaltglied 29 anzuschließen, das erst dann Strom durchläßt, wenn die anliegende Spannung einen festgelegten Wert erreicht. Im Beispielsfall ist dafür eine Zenerdiode gewählt. Dabei empfiehlt es sich, dieses Schaltglied 29 mit einem Bemessungswiderstand 30 in Serie zu schalten.

Die vorliegende Zündeinrichtung läßt sich in einfächer Weise dadurch realisieren, daß der erste elektronische Schalter T1 als npn-Transistor, der zweite elektronische Schalter Tl als pnp-Transistor und der dritte elektronische Schalter T 3 ebenfalls als pnp-Transistor ausgelegt ist, wobei der an der Stelle des ersten elektronischen Schalters Tl und der an der Stelle des dritten elektronischen Schalters T 3 vorgesehene Transistor je ein Widerstand 31 bzw. 32 im Nebenschluß seiner Emitter-Basis-Strecke aufweist.

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Diese Widerstände 31, 32 dienen zur Festlegung der Durch Anwendung des dritten elektronischen

Höhe des Steuerpotentials dieser Transistoren. Schalters Γ3 in Verbindung mit dem Schaltglied 29

Durch Schließen des Schalters 33 kann das Aus- in seinem Steuerkreis läßt sich der Zündzeitpunkt

lösen von Zündvorgängen während des Betriebes der präzisieren. Das Schaltglied 29 sorgt dafür, daß der

Brennkraftmaschine unterbunden werden. 5 Primärkreis immer genau bei ein und demselben

Die Wirkungsweise dieser Zündeinrichtung ist fol- Stromwert abgeschaltet wird, indem dieses Schaltgende: Wenn der Magnet 11 mit s^nen.Polen N, S an glied 29 die Spannung am Widerstand 20 überwacht, den Polschuhen 15, 16 vorbeibewegt wird, kann die die vom Primärstrom abhängig ist. Sobald der fest-Zündspulenprimärwicklung 17 eine zunehmende Span- gelegte Spannungswert erreicht wird, läßt das Schaltnung zur Verfügung stellen. Entspricht diese Span- ίο glied 29 plötzlich Strom durch, was zur Folge hat, nung der wirksamen Stromflußrichtung /, so hat ihr daß an der Steuerelektrode B 3 des dritten elektro-Ansteigen zur Folge, daß zunächst über die Schutz- nischen Schalters Γ 3 ein negatives Potential zur diode24, den zweiten Steuerwiderstand26, die Steuer- Wirkung kommt, das die Schaltstrecke E 3, K3 diestrecke£2, Bl des zweiten elektronischen Schalters ses Schalters Γ 3 in den stromdurchlassenden Zustand Tl, den Begrenzungswiderstand 21 und den Über- 15 steuert. Dabei wird der Steuerstrecke El, Bl des wachungswiderstand 20 ein Strom zu fließen beginnt, zweiten elektronischen Schalters Tl kurzgeschlossen der die Schaltstrecke El, Kl des zweiten elektroni- und die Schaltstrecke El, Kl dieses Schalters Tl sehen Schalters T1 allmählich öffnet. Über die Schalt- sowie die Schaltstrecke Kl, El des ersten elektronistrecke El, K1 wird auch das Steuerpotential an der sehen Schalters Tl gesperrt, was, wie oben bereits Steuerelektrode B1 des ersten elektronischen Schal- 20 beschrieben, die Unterbrechung des Primärkreises ters Tl in positiver Richtung angehoben, so daß der Zündspule 12 zur Folge hat.
auch die Schaltstrecke Kl, El dieses Schalters Tl Wenn infolge langsamer Drehung des Magneten schwach leitend wird. Somit kann nun auch über die 11 der festgelegte Spannungswert des Schaltgliedes,' Schutzdiode 24, den ersten Steuerwiderstand 25, die 29 nicht erreicht wird, so sorgt der Steuerkondensa-'* Schaltstrecke Kl, El und den Überwachungswider- 25 tor 22 für eine Unterbrechung des Primärkreises,
stand 20 Strom fließen. Dabei wird das Potential an Die Zündeinrichtung gemäß der Erfindung hat den der Verbindungsleitung 28 negativ, was sich über den besonderen Vorteil, daß der Zündzeitpunkt bei stei-Steuerköndensator 22 auf die Steuerelektrode B1 des gender Drehzahl der Brennkraftmaschine selbsttätig zweiten elektronischen Schalters Tl überträgt, so daß vorverlegt wird, weil die Unterbrechung des Primärnunmehr die Schaltstrecke El, Kl dieses Schalters 30 kreises von einem bestimmten Stromwert abhängig Tl und abhängig davon auch die Schaltstrecke Kl, ist, der bei höherer Drehzahl der Brennkraftmaschine E1 des ersten elektronischen Schalters T1 voll in schneller erreicht wird,
den stromleitenden Zustand gesteuert wird. Die Strombegrenzung ergibt außerdem eine hohe

Der Steuerkondensator 22 ist so ausgelegt, daß er, Betriebssicherheit der Zündeinrichtung, weil keine

wenn der Strom im Primärkreis der Zündspule 12 den 35 gefährlichen Überspannungen auftreten können,

für die Auslösung des Zündfunkens gewünschten Im vorliegenden Beispielsfall ist der Magnet 11

Wert hat, voll geladen ist. Bei voller Ladung des drehbar und die Zündspule 12 ruhend angeordnet. Es

Steuerkondensators 22 steigt das Potential an der wird aber als im Rahmen der Erfindung liegend be-

Steuerelektrode B1 des zweiten elektronischen Schal- trachtet, wenn der Magnet 11 ruhend und die Zünd-

ters Tl rasch in positiver Richtung an, wodurch des- 40 spule 12 samt ihrem Eisenkern 14 drehbar angeord-

sen Schaltstrecke El, Kl und somit auch die Schalt- net ist.

strecke Kl, El des ersten elektronischen Schalters Des weiteren enthält im vorliegenden Ausführungs-

Tl gesperrt wird, was eine momentane Unterbre- beispiel der Sekundärkreis der Zündspule 12 nur eine

chung des Primärkreises der Zündspule 12 zur Folge Zündkerze 19. Demgegenüber können aber auch

hat. Dabei entsteht in der Sekundärwicklung 18 der 45 mehrere Zündkerzen vorgesehen sein, die ihren

Zündspule 12 ein Hochspannungsstoß, der einen Zündspannungsstoß in vorbestimmter Reihenfolge

elektrischen Überschlag (Zündfunken) an den Elek- über einen üblichen Zündverteiler erhalten,

troden der Zündkerze 19 auslöst." Außerdem können an Stelle der als elektronische

Da aber im Moment der Unterbrechung gleich- Schalter Tl, Tl, T3 verwendeten Transistoren im zeitig auch die Spannung in der Primärwicklung 17 50 Bedarfsfall auch geeignete Elektronenröhren bzw.. stark ansteigt, muß es verhindert werden, daß da- steuerbare Halbleitergleichrichter vorgesehen sein,
durch der zweite elektronische Schalter Tl und da- Schließlich kann das Magnetsystem auch mehrere mit auch der erste elektronische Schalter Tl wieder Magnete aufweisen, die sich beispielsweise in entin den stromleitenden Zustand gesteuert werden. Zu sprechender Anordnung an einem an sich bekannten diesem Zweck ist das Schaltglied 23 vorgesehen. 55 Magnetschwungrad befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der zur Erzeugung der Zündenergie durch die Brennkraftmaschine ein Magnetsystem relativ zu einer Zündspule bewegbar ist, fieren Sekundärkreis wenigstens eine Zündkerze enthält und deren Primärkreis bei infolge einer induzierten Spannung vorhandenem Stromfluß kontaktlos durch die Schaltstrecke eines steuerbaren elektronischen Schalters unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstrecke (Kl, El) des steuerbaren elektronischen Schalters (Tl) in der wirksamen Stromflußrichtung (J) ein Überwachungswiderstand (20) nachgeschaltet ist, der im Nebenschluß eine Serienschaltung hat, bestehend aus einem Begrenzungswiderstand (21) und einem Steuerkondensator (22), dessen einer Anschluß gemeinsam mit dem einen Anschluß des Überwachungswiderstandes (20) an dem einen Wicklungsende (c) der Zündspulenprimärwicklung (17) liegt, wogegen dessen anderer Anschluß außer mit dem Begrenzungswiderstand (21) noch mit der Steuerelektrode (B 2) eines zweiten Steuerbaren elektronischen Schalters (T 2) verbunden ist, über dessen Schaltstrecke (E 2, Kl) die Steuerelektrode (B 1) des elektronischen Schalters (T 1) Steuerpotential erhält.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Steuerstrecke (Bl, El) des elektronischen Schalters (Tl) und der Schaltstrecke (E 2, K 2) des zweiten elektronischen Schalters (T 2) bestehenden Serienschaltung ein solches Schaltelement (23) parallelgeschaltet ist, das erst dann Strom durchläßt, wenn die anliegende Spannung einen festgelegten Wert erreicht hat.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Anschluß des Überwachungswiderstandes (20) abgekehrte Wicklungsende (6) der Zündspulenprimärwicklung (17) über eine mit ihrer Durchlaßrichtung in der wirksamen Stromrichtung (/) liegende Schutzdiode (24) und einen nachgeschalteten ersten Steuerwiderstand (25) mit der Schaltstrecke (Kl, E1) des elektronischen Schalters (T I) verbunden ist, dessen Steuerpotential mit Hilfe der Schaltstrecke (E 2, K 2) des zweiten elektronischen Schalters (T 2) über einen zweiten Steuerwiderstand (26) an der zwischen der Schutzdiode (24) und dem ersten Steuerwiderstand (25) vorhandenen Verbindung (27) abgegriffen wird.

4. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Nebenschluß der Steuerstrecke (B 2, E 2) des zweiten elektronischen Schalters (T 2) die Schaltstrecke (£3, K 3) eines dritten steuerbaren elektronischen Schalters (T 3) befindet, dessen Steuerelektrode (B 3) an der zwischen dem Steuerkondensator (22) und dem Überwachungswiderstand (20) vorhandenen Verbindung (28) über ein solches Schaltelement (29) angeschlossen ist, das erst dann Strom durchläßt, wenn die anliegende Spannung einen festgelegten Wert überschritten hat.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem dritten elektronischen Schalter (T 3) zugeordnete spannungsabhängige Schaltelement (29) mit einem Bemessungswiderstand (30) in Serie geschaltet ist.

6. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den elektronischen Schalter darstellende Transistor vom npn-Typ ist und im Nebenschluß seiner Emitter-Basis-Strecke einen Widerstand (31) aufweist.

7. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite elektronische Schalter (T 2) ein pnp-Transistor ist.

8. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte elektronische Schalter (T 3) ein pnp-Transistor ist, der im Nebenschluß seiner Emitter-Basis-Strecke einen Widerstand (32) aufweist.