DE1539181C3

DE1539181C3 - Ignition device for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1539181C3
Application number: DE19671539181
Authority: DE
Inventors: Gert 7000 Stuttgart Strelow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-05-09
Filing date: 1967-05-09
Publication date: 1977-03-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der die Zündenergie in einem Zündkondensator gespeichert wird, der durch einen mit mindestens zwei Wicklungen versehenen Ladeanker, von denen wenigstens eine als Ladewicklung dient, infolge eines von der Brennkraftmaschine relativ zu diesem Ladeanker bewegten Magnetsystems aufgeladen wird und der mit Hilfe der Schaltstrecke eines kontaktlos steuerbaren elektronischen Schalters über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit wenigstens einer Zündkerze Verbindung hat.The invention relates to an ignition device for internal combustion engines, in which the ignition energy in one The ignition capacitor is stored by a charging armature with at least two windings, of which at least one serves as a charging winding, due to one of the internal combustion engine relative to This loading armature moving magnet system is charged and with the help of the switching path of a Contactless controllable electronic switch discharged via the primary winding of an ignition transformer whose secondary winding is connected to at least one spark plug.

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 steller Anstiegsflanke, wodurch auch bei stark verschmutzten Zündkerzenelektroden mit Sicherheit ein elektrischer Funkenüberschlag erzeugt wird. Dabei kann bezüglich der Steuerung des Zündvorganges auf die Anwendung mechanischer Schalter verzichtet werden, die infolge Abbrand bzw. Verölung leicht verschmutzen und deshalb den einwandfreien Betrieb der Zündeinrichtung gefährden.Such ignition devices are mainly used wherever for the supply of the ignition system no battery is available. By storing the ignition energy in the ignition capacitor a high-voltage surge is also obtained at the secondary winding of the ignition transformer at the point of ignition set rising edge, which means that even with heavily soiled spark plug electrodes, it can be set with certainty electrical arcing is generated. In this case, with regard to the control of the ignition process, on the use of mechanical switches can be dispensed with, which is easy due to burn-off or oiling contaminate and therefore endanger the proper operation of the ignition device.

Aus der DL-PS 54 331 ist eine derartige Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der jedoch beide Wicklungen des Ladeankers zur Ladung des Zündkondensators dienen, um über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine stets ausreichende Ladung am Zündkondensator zum Zündzeitpunkt zu gewährleisten. Zur Ansteuerung des elektronischen Schalters wird die Verwendung eines besonderen Impulsgebers vorgeschlagen. Solche Lösungen sind ziemlich aufwendig und folglich insbesondere bei kleineren Zündanlagen unerwünscht. Aus der DT-AS 12 28 461 ist dagegen bereits eine Zündeinrichtung bekannt, bei der die Steuerspannung für die Steuerelektrode des elektronischen Schalters der Ladespule entnommen wird. Die Steuerspannung für dieSuch an ignition device for internal combustion engines is known from DL-PS 54 331, but in which Both windings of the charging armature are used to charge the ignition capacitor to over the entire Speed range of the internal combustion engine always a sufficient charge on the ignition capacitor at the ignition point to guarantee. To control the electronic switch, the use of a proposed special pulse generator. Such solutions are rather complex and consequently special undesirable for smaller ignition systems. From the DT-AS 12 28 461, however, there is already an ignition device known where the control voltage for the control electrode of the electronic switch of the Charging coil is removed. The control voltage for the

;' Steuerelektrode sowie die Ladespannung 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 Ladevorganges vollgeladen sein, was dort der Fall ist, wenn die Ladespannung bis zum Erreichen des Scheifelwertes auf den Zündkondensator wirken kann. Das bedingt, daß die Schartstrecke des elektronischen Schalters ,im Scheitelwert der an der Steuerelektrode wirkenden Spannung in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dies ist aber nicht mit Sicherheit gewährleistet^-" (-; ' Control electrode and the charging voltage for the Ignition capacitors have the same origin and therefore also the same phase position. To one To get the optimal ignition voltage surge, the ignition capacitor must be activated at the moment of the triggering of the Charging process must be fully charged, which is the case there when the charging voltage is reached until the Scheifelwert can act on the ignition capacitor. This means that the electronic Switch, controlled in the peak value of the voltage acting on the control electrode in the conductive state will. But this is not guaranteed with certainty ^ - "(-

weil der Spannungsverlauf im Bereich des Scheitelwer-'* tes relativ flach ist und daher schon ein vor dem Scheitelwert liegender Spannungswert zur Umsteuerung des elektronischen Schalters ausreichen kann. Bei langsam laufender Brennkraftmaschine besteht außerdem die Gefahr von Zündaussetzern bzw. eines Ausfalles der Zündanlage, indem der für die Umsteuerung erforderliche Spannungswert erst gar nicht erreicht wird. Es ist folglich eine relativ hohe Leerlaufdrehzahl erforderlich. Ungünstig ist ferner, daß die Ladewicklung auch während der Entladung des Zündkondensators noch Spannung zur Verfügung stellt.because the stress curve in the area of the vertex - '* tes is relatively flat and therefore a voltage value for reversing which lies before the peak value of the electronic switch can be sufficient. When the internal combustion engine is running slowly, there is also the risk of misfiring or a failure of the ignition system by the for the reversal required voltage value is not even reached. It is therefore a relatively high one Idle speed required. It is also unfavorable that the charging winding during the discharge of the Ignition capacitor still provides voltage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineThe invention is based on the object of a

Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine der Zündkondensator zum Zündzeitpunkt voll geladen ist, und die auch bei niederer Lerlaufdrehzahl einen hinreichend genauen Zündzeitpunkt gewährleistet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zweite Wicklung des Ladeankers als (j Steuerwicklung dient, deren der Steuerelektrode des elektronischen Schalters zugeführte Steuerspannung in bezug auf die Spannung der Ladewicklung gegensinnig ist.To create ignition device of the type mentioned, in which the ignition capacitor is fully charged at the ignition point over the entire speed range of the internal combustion engine, and which ensures a sufficiently precise ignition point even at low idle speed.
According to the invention, this object is achieved in that the second winding of the charging armature serves as a control winding whose control voltage supplied to the control electrode of the electronic switch is opposite to the voltage of the charging winding.

Bei einem älteren Recht, das eine nicht zum bekannten Stand der Technik gehörende Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen betrifft, ist eine Erregerwicklung mit einer Zwischenanzapfung zur Aufladung des Zündkondensators vorgesehen und mit ihrem einen freien Ende an die Steuerelektrode des elektronischen Schalters angeschlossen. Bei gleichsinniger Lade- und Steuerspannung der Erregerwicklung hat auch diese Lösung die bereits genannten Mangel einer unvollständigen Aufladung des Zündkondensators zum Zündzeitpunkt sowie eine hohe Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. In the case of an older right, that of an ignition device that does not belong to the known state of the art for internal combustion engines is an excitation winding with an intermediate tap for charging of the ignition capacitor and one free end to the control electrode of the electronic Switch connected. If the charge and control voltage of the field winding is in the same direction, this also has Solution to the previously mentioned deficiency of incomplete charging of the ignition capacitor at the time of ignition and a high idle speed of the internal combustion engine.

Einzelheiten der Erfindung und diese weiter ausgestaltende Merkmale sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.Details of the invention and these further developing features are based on the in the drawing illustrated embodiment described and explained in more detail.

Bei der dargestellten Zündeinrichtung wird die Zündenergie in einem Zündkondensator 1 gespeichert, der über einen Ladegleichrichter 2 an der LadewicklungIn the ignition device shown, the ignition energy is stored in an ignition capacitor 1, the one via a charging rectifier 2 on the charging winding

3 eines im folgenden als Ladespule 4 bezeichneten Ladeankers liegt. Die Ladespule 4 hat einen Eisenkern 5, der an seinen Enden zu Polschuhen 6, 7 ausgeformt ist. Die Polschuhe 6,7 umgreifen einen Dauermagnet 8, der durch die nicht dargestellte Brennkraftmaschine über eine mit strichpunktiertem Linienzug - angedeutete Kupplung 9 in Rotation versetzbar ist. Imj4ebenschluß des Zündkondensators 1 liegt sein Entladekreis, in dem die Primärwicklung 10 eines Zündtransformators 11 mit der Schaltstrecke A, K eines steuerbaren elektronischen Schalters 12, im Beispielsfall eines Thyristors, in Serie geschaltet ist. Mit der Sekundärwicklung 13 des Zündtransformators 11 hat eine Zündkerze 14 Verbindung. 3 of a charging armature referred to below as charging coil 4 lies. The charging coil 4 has an iron core 5 which is shaped into pole pieces 6, 7 at its ends. The pole shoes 6, 7 encompass a permanent magnet 8, which can be set in rotation by the internal combustion engine (not shown) via a coupling 9 indicated by dash-dotted lines. Connected to the ignition capacitor 1 is its discharge circuit, in which the primary winding 10 of an ignition transformer 11 is connected in series with the switching path A, K of a controllable electronic switch 12, in the example of a thyristor. A spark plug 14 is connected to the secondary winding 13 of the ignition transformer 11.

Der Steuerkreis des elektronischen Schalters 12 verläuft von seiner Steuerelektrode G zu seiner als Kathode wirkenden Elektrode K über eine an der Ladespule 4 vorgesehene Zusatzwicklung 15, die eine Steuerspannung liefert, welche in bezug auf die Spannung an der Ladewicklung 3 gegensinnig ist. Dabei haben die Ladewicklung 3 und die Zusatzwicklung. 15 einen gemeinsamen Verbindungspunkt P, der an der als Kathode wirkenden Elektrode K des elektronischen Schalters 12 liegt. Ausgehend von diesem Verbindungspunkt P sind die beiden Wicklungen 3, 15 gegensinnig auf den Eisenkern 5 gewickelt. .The control circuit of the electronic switch 12 runs from its control electrode G to its electrode K , which acts as a cathode, via an additional winding 15 provided on the charging coil 4, which supplies a control voltage which is opposite to the voltage on the charging winding 3. The charging winding has 3 and the additional winding. 15 a common connection point P, which lies on the electrode K of the electronic switch 12, which acts as a cathode. Starting from this connection point P , the two windings 3, 15 are wound onto the iron core 5 in opposite directions. .

Eine einwandfreie Steuerung ist dadurch sichergestellt, daß der Steuerelektrode G eine ihr mit der Kathode zugekehrte Diode 16 vorgeschaltet ist. Aus dem gleichen Grund befindet sich im Nebenschluß der Steuerstrecke G, K des elektronischen Schalters 12 ein Widerstand 17 und ein Kondensator 18.Perfect control is ensured by the fact that the control electrode G is preceded by a diode 16 facing it with the cathode. For the same reason, a resistor 17 and a capacitor 18 are located in the shunt of the control path G, K of the electronic switch 12.

Die Wirkungsweise vorliegender Zündeinrichtung ist folgende:The present ignition device works as follows:

Rotiert der Dauermagnet 8 zwischen den Polschuhen 6, 7 des Eisenkernes 5 der Ladespule 4, dann wird sowohl in der Ladewicklung 3 als auch in der Zusatzwicklung 15 eine Wechselspannung induziert. Tritt dabei in der Ladewicklung 3 eine Spannungshalbwelle auf, bei der das an dem Ladegleichrichter 2 liegende Wicklungsende gegenüber dem Verbindungspunkt P positiv ist, dann kann diese Spannung über den Ladegleichrichter 2 an den Zündkondensator 1 gelangen, wodurch dieser Zündkondensator 1 aufgeladen wird und dabei die für den Zündvorgang notwendige elektrische Energie speichert. Zur Umsteuerung der Schaltstrecke A, K des elektronischen Schalters 12 in den stromdurchlassenden Zustand wird an der Steuerelektrode G ein gegenüber der Kathode K positives Potential benötigt, welches aber momentan an der Zusatzwicklung 15 nicht zur Verfügung steht, weil das an der Diode 16 liegende Wicklungsende gegenüber dem Verbindungspunkt P negativ ist Die in der Ladewicklung 3 induzierte Spannungshalbwelle kann somit vollständig zur Ladung des Zündkondensators 1 ausgenutzt werden.If the permanent magnet 8 rotates between the pole pieces 6, 7 of the iron core 5 of the charging coil 4, then an alternating voltage is induced both in the charging winding 3 and in the additional winding 15. If a voltage half-wave occurs in the charging winding 3, in which the winding end lying on the charging rectifier 2 is positive with respect to the connection point P , then this voltage can reach the ignition capacitor 1 via the charging rectifier 2, whereby this ignition capacitor 1 is charged and the for stores the electrical energy required for the ignition process. To switch the switching path A, K of the electronic switch 12 to the current-carrying state, a positive potential compared to the cathode K is required at the control electrode G, but this potential is currently not available at the additional winding 15 because the winding end at the diode 16 is opposite the connection point P is negative. The voltage half-wave induced in the charging winding 3 can thus be fully used to charge the ignition capacitor 1.

Danach wird durch den rotierenden Magnet 8 in der Ladewicklung 3 eine Spannungshalbwelle induziert, bei der das am Ladegleichrichter 2 liegende Wicklungsende negativ gegenüber dem Verbindungspunkt P ist. Diese Spannung bleibt unwirksam, da sie in Sperrichtung auf den Ladegleichrichter 2 wirkt und daher nicht an den Zündkondensator 1 gelangen kann. Die jetzt in der Zusatzwicklung 15 induzierte Spannungshalbwelle kann über die Diode 16 an der Steuerstrecke G, K des elektronischen Schalters 12 zur Wirkung kommen, weil nunmehr das mit der Diode 16 verbundene Wicklungsende gegenüber dem Verbindungspunkt P positiv ist. Dabei wird die Steuerelektrode G positiver als die Kathode K, so daß die Schaltstrecke A, K in den stromdurchlassenden Zustand gelangt und der Zündkondensator 1 über die Primärwicklung 10 des Zündtransformators 11 entladen wird. Dadurch entsteht in der Sekundärwicklung 13 des Zündtransformators 11 ein Hochspannungsstoß, der einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) an den Elektroden der Zündkerze 14 auslöst.Then a voltage half-wave is induced by the rotating magnet 8 in the charging winding 3, in which the winding end lying on the charging rectifier 2 is negative with respect to the connection point P. This voltage remains ineffective because it acts in the reverse direction on the charging rectifier 2 and therefore cannot reach the ignition capacitor 1. The voltage half-wave now induced in the additional winding 15 can take effect via the diode 16 on the control path G, K of the electronic switch 12 because the winding end connected to the diode 16 is now positive with respect to the connection point P. The control electrode G becomes more positive than the cathode K, so that the switching path A, K is in the current-carrying state and the ignition capacitor 1 is discharged via the primary winding 10 of the ignition transformer 11. This creates a high-voltage surge in the secondary winding 13 of the ignition transformer 11, which triggers an electrical flashover (ignition spark) on the electrodes of the spark plug 14.

Die soeben beschriebene Ladung und Entladung des Zündkondensators 1 wiederholt sich bei jedem weiteren Zündvorgang.The charging and discharging of the ignition capacitor 1 just described is repeated with each additional one Ignition process.

Die der Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 12 vorgeschaltete Diode 16 stellt dabei sicher, daß nur positives Potential an die Steuerelektrode G gelangen kann, wodurch die Steuerstrecke G, K durch die in der Zusatzwicklung 15 auftretenden, unausgenutzten Spannungshalbwellen nicht beansprucht wird.The diode 16 upstream of the control electrode G of the electronic switch 12 ensures that only positive potential can reach the control electrode G , so that the control path G, K is not stressed by the unused voltage half-waves occurring in the additional winding 15.

Mit Hilfe des der Steuerstrecke G, K des elektronischen Schalters 12 parallel geschalteten Widerstandes 17 wird die Höhe der Steuerspannung festgelegt.With the help of the control path G, K of the electronic switch 12 connected in parallel resistor 17, the level of the control voltage is determined.

Über den ebenfalls der Steuerstrecke G, K des elektronischen Schalters 12 parallel geschalteten Kondensator 18 werden Störschwingungen zur Kathode abgeleitet, so daß diese Schwingungen den Steuervorgang nicht ungünstig beeinflussen können.Interfering oscillations are diverted to the cathode via the capacitor 18, which is also connected in parallel to the control path G, K of the electronic switch 12, so that these oscillations cannot adversely affect the control process.

Die vorliegende Zündeinrichtung hat den besonderen Vorteil, daß mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine u. a. auch die Steuerspannung für den elektronischen Schalter schneller ansteigt, wodurch sich dabei eine selbsttätige Zündzeitpunktvorverstellung ergibt, was sich bei Brennkraftmaschinen günstig auf die Leistung auswirkt.The present ignition device has the particular advantage that with increasing speed of the internal combustion engine i.a. also the control voltage for the electronic switch rises faster, which in the process an automatic ignition timing advance results, which has a favorable effect on internal combustion engines Performance.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält der Sekundärkreis des Zündtransformators eine einzige Zündkerze. Es wird jedoch als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, wenn der besagte Sekundärkreis mehrere Zündkerzen enthält, denen der Zündspannungsstoß in entsprechender Reihenfolge durch einen an sich bekannten Zündverteiler zugeführt wird. Dabei kann das Magnetsystem gegebenenfalls über eine Übersetzung mit entsprechender Geschwindigkeit angetrieben bzw. in seinem Aufbau entsprechend ausgelegt sein. Im Ausführungsbeispiel wird das Magnetsystem durch einen innerhalb von Polschuhen der Ladespule rotierenden Dauermagnet gebildet. Es kann aber hierfür auch- ein an sich bekanntes Magnetschwungrad mit symmetrischer bzw. unsymmetrischer Polaufteilung Verwendung finden, das um die auf einer ruhenden Tragplatte angeordnete Ladespule rotiert.In the embodiment described, the secondary circuit of the ignition transformer contains a single circuit Spark plug. However, it is considered to be within the scope of the invention if said secondary circuit contains several spark plugs, which the ignition voltage surge in the corresponding order by a known ignition distributor is supplied. The magnet system can optionally have a Translation driven at the appropriate speed or designed accordingly in its structure being. In the embodiment, the magnet system is by a pole pieces inside the Charging coil formed rotating permanent magnet. However, a magnet flywheel known per se can also be used for this purpose find with symmetrical or asymmetrical pole division use, around the on one stationary support plate arranged charging coil rotates.

Des weiteren besteht auch die Möglichkeit, das Magnetsystem ruhend anzuordnen und die Ladespule in entsprechender Weise rotieren zu lassen.Furthermore, there is also the possibility to arrange the magnet system in a resting position and to put the charging coil in rotate accordingly.

Als elektronischer Schalter ist im Ausführungsbeispiel ein steuerbarer Halbleitergleichrichter gewählt. Es sind jedoch dafür auch entsprechend arbeitende Elektronenröhren bzw. andere Halbleiterbauelemente geeignet.A controllable semiconductor rectifier is selected as the electronic switch in the exemplary embodiment. It however, electron tubes or other semiconductor components that work accordingly are also used for this purpose suitable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ignition device for internal combustion engines, in which the ignition energy is stored in an ignition capacitor which is charged by a charging armature provided with at least two windings, at least one of which serves as a charging winding, as a result of a magnet system moved by the internal combustion engine relative to this charging armature and which is charged with The switching path of a contactless controllable electronic switch is discharged via the primary winding of an ignition transformer, the secondary winding of which is connected to at least one spark plug, characterized in that the second winding (15) of the charging armature (4) serves as a control winding, the control electrode (G) of which the control voltage supplied to the electronic switch (12) is opposite to the voltage of the charging winding (3).

2. Ignition device according to claim 1, characterized in that the charging winding (3) and the control winding (15) have a common connection point (P) located on the switching path (K, A) of the electronic switch (12) and starting from this connection point are wound in opposite directions on an iron core (5).

3. Ignition device according to claim 1 or 2, characterized in that the control electrode (G) of the electronic switch (12) is preceded by a diode (16) facing it with the cathode.

4. Ignition device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control path (G, K) of the electronic switch (12), a capacitor (18) and a resistor (17) are connected in parallel.