DE1539203C

DE1539203C - Ignition circuit for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1539203C
Application number: DE19671539203
Authority: DE
Inventors: Teodoro Monza Vadala (Italien)
Original assignee: Fabbrica Italiana Magneti Marelli SpA
Current assignee: Industrie Magneti Marelli SRL
Priority date: 1966-06-01
Filing date: 1967-05-20
Publication date: 1973-05-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherkondensator, bei der der Kondensator von einer Stromquelle über einen Ladekreis geladen wird, in dem ein induktives Bauelement und ein Gleichrichter hintereinandergeschaltet sind und bei der der Kondensator über einen Entladekreis entladen wird, der die Primärwicklung der Zündspule und einen steuerbaren Gleichrichter enthält.The invention relates to an ignition circuit for internal combustion engines with a storage capacitor, in which the capacitor is charged from a power source via a charging circuit in which an inductive Component and a rectifier are connected in series and in which the capacitor is over a discharge circuit is discharged, the primary winding of the ignition coil and a controllable Includes rectifier.

Bekanntlich wird bei einer solchen Anordnung der Kondensator auf eine weit höhere Spannung als die Batteriespannung aufgeladen, was auf das Vorhandensein eines induktiven Bauelementes und eines ein Entladen verhindernden Gleichrichters zurückzuführen ist.It is known that in such an arrangement the capacitor is at a much higher voltage than charged the battery voltage, indicating the presence of an inductive component and a a discharge preventing rectifier is due.

Das Funktionsprinzip derartiger Stromkreise ist folgendes:The functional principle of such circuits is as follows:

Wird durch Schließen eines Schalters der Stromkreis mit der Stromquelle verbunden, wobei parallel zu dieser eine Pufferbatterie geschaltet ist, so wird der Kondensator auf eine Spannung aufgeladen, die fast doppelt so hoch ist, wie die der Stromquelle. Die sich gegenüber der doppelten Spannung der Stromquelle ergebende Absenkung der Kondensatorspannung ist allein eine Folge der Dämpfung im Stromkreis. Diese kann jedoch sehr niedrig gehalten werden, indem man die Verlustfaktoren des Stromkreises niedrig hält.The circuit is connected to the power source by closing a switch, whereby in parallel to this a backup battery is connected, so the capacitor is charged to a voltage that is almost twice as high as that of the power source. Which is opposite to twice the voltage of the power source The resulting lowering of the capacitor voltage is solely a consequence of the damping in the circuit. However, this can be kept very low by considering the loss factors of the circuit keeps low.

Ist in einer zweiten Betriebsphase ein erster Zündimpuls aus dem Hauptstromkreis zur Hauptelektrode des steuerbaren Gleichrichters gelangt, so entlädt sich der Kondensator über die Primärwicklung der Zündspule. Dabei entsteht eine Schwingung mit einer wesentlich höheren Frequenz als der Ladefrequenz des Ladestromkreises. Der negative Impuls des Ladestromkreises sperrt den gesteuerten Gleichrichter, sobald der Strom den Wert Null annimmt und lädt den Kondensator auf eine gegenüber der anfänglichen Ladespannung nur unwesentlich erniedrigte Spannung umgekehrter Polarität auf. Die Erniedrigung der Spannung umgekehrter Polarität gegenüber der ursprünglichen Ladespannung hängt von der Energieübertragung der Sekundärwicklung der Zündspule, von den Verlusten, usw. ab.Is a first ignition pulse from the main circuit to the main electrode in a second operating phase of the controllable rectifier arrives, the capacitor discharges through the primary winding the ignition coil. This creates an oscillation with a much higher frequency than the charging frequency of the charging circuit. The negative pulse of the charging circuit blocks the controlled rectifier, as soon as the current takes the value zero and charges the capacitor to one opposite the initial one Charging voltage only insignificantly reduced voltage of reverse polarity. The humiliation the voltage of reverse polarity to the original charging voltage depends on the energy transfer of the secondary winding of the ignition coil, the losses, etc.

Da auf die Sekundärwicklung nur ein geringer Teil der im Kondensator gespeicherten Energie übertragen wird, wenn die Verluste in kleinen GrenzenSince only a small part of the energy stored in the capacitor is transferred to the secondary winding will when the losses are within small limits

ίο gehalten werden sollen und die Elemente des Stromkreises einander entsprechend angepaßt sind, ist die zur Wiederaufladung des Kondensators zur Verfügung stehende Spannung umgekehrter Polarität nicht viel niedriger als die Spannung bei der direkten Aufladung. Ist der Kondensator auf die Spannung umgekehrter Polarität aufgeladen, so kann er sich wieder über die Batterie, das induktive Bauelement und den Gleichrichter entladen.ίο should be kept and the elements of the circuit are adapted to each other accordingly, is available for recharging the capacitor standing voltage of reverse polarity not much lower than the voltage of direct charging. If the capacitor is charged to the voltage of the opposite polarity, it can be restored discharged through the battery, the inductive component and the rectifier.

An der Sekundärwicklung der Zündspule ist in-On the secondary winding of the ignition coil there is

ao zwischen der erste Hochspannungsimpuls wirksam geworden, der zwar nur eine geringe Wirkung besitzt, jedoch stets die erste Entladung über die Zündkerze ζ hervorrufen wird.ao between the first high-voltage pulse became effective, which has only a small effect, but will always cause the first discharge via the spark plug ζ.

In einer weiteren Betriebsphase, nämlich der £In a further operating phase, namely the £

Wiederaufladung des Kondensators, wirken hintereinandergeschaltet und zusammenwirkend die elektromotorische Kraft umgekehrter Polarität des Kondensators und die elektromotorische Kraft der Stromquelle, so daß sich der Kondensator auf eine wesentlich höhere Spannung auflädt als bei der ersten Ladephase.Recharging the capacitor, working in series and interacting the electromotive Force of reverse polarity of the capacitor and the electromotive force of the Power source, so that the capacitor charges to a much higher voltage than the first Loading phase.

Nach einigen Zyklen erreicht die Ladespannung des Kondensators einen Wert, der wesentlich höher liegt, als die Spannung der Stromquelle, und der Zündfunke erlangt damit seine volle Wirksamkeit.After a few cycles, the charging voltage of the capacitor reaches a value that is significantly higher lies than the voltage of the power source, and the ignition spark is thus fully effective.

Eine derartige Zündschaltung mit Kondensatorentladung ist besonders geeignet für die Zündung beim Anlassen von Turbinenmotoren, wobei die Zündung durch eine dauernde Funken folge sehr hoher Frequenzen erfolgt. In diesem Fall haben die wenigen Betriebszyklen der Schaltung keinen Einfluß. Die Zündschaltung ist jedoch auch geeignet zur Zündung von Kolbenmotoren für Vielfach-Brennstoffe, oder Verbrennungsmotoren für normalen Treibstoff, wobei mit Funkenketten gearbeitet wird, die bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise beim Anwerfen, welches dadurch erleichtert werden kann, lang sind und sich bei Erhöhung der Drehzahl allmählich verkürzen. Such an ignition circuit with capacitor discharge is particularly suitable for ignition when starting turbine engines, with the ignition being followed by a continuous spark that is very high Frequencies takes place. In this case, the few operating cycles of the circuit have no effect. However, the ignition circuit is also suitable for igniting piston engines for multiple fuels, or internal combustion engines for normal fuel, which work with spark chains that operate at low levels Speeds, for example when starting, which can be made easier, are long and gradually shorten as the speed increases.

Ein wesentlicher Nächteil der vorstehend beschriebenen bekannten Zündschältungen liegt darin, daß der gesteuerte Gleichrichter durch zufällige Störungen dauernd gezündet sein kann. Diese Erscheinung kann manchmal auftreten, wenn der gesteuerte Gleichrichter direkt mit der Haupt-Stromzuführung verbunden ist, sei es durch eine zufällige Störung beim Hauptimpuls, sei es durch einen anderen Impuls, der von einer Störung im Hauptimpuls herrührt, oder sei es auf Grund einer anderen, plötzlich auftretenden Störung innerhalb der Schaltung.A major disadvantage to that described above known ignition circuits is that the controlled rectifier by random interference can be ignited continuously. This phenomenon can sometimes occur when the controlled Rectifier is directly connected to the main power supply, be it due to an accidental disturbance at the main impulse, be it by another impulse that originates from a disturbance in the main impulse, or be it due to another, sudden disturbance within the circuit.

Bleibt der steuerbare Gleichrichter in" dieser Weise gezündet, so erhöht sich der Strom in der Primärwicklung der Zündspule erheblich, so daß die Vorrichtung nicht mehr arbeitet und der steuerbare Gleichrichter (Tyristor) bleibend geschädigt wird.If the controllable rectifier remains "ignited" in this way, the current in the primary winding increases the ignition coil considerably, so that the device no longer works and the controllable Rectifier (thyristor) is permanently damaged.

Durch Einbau einer schnell wirksamen Sicherung können der steuerbare Gleichrichter und die anderen Elemente des Stromkreises zwar geschützt werden.By installing a fast-acting fuse, the controllable rectifier and the others Elements of the circuit are protected.

doch bleibt in diesem Fall der Stromkreis bis zur Wiederherstellung der Sicherung außer Betrieb. Da sich eine solche Störung zwar nur zufällig, jedoch mit , einer gewissen Häufigkeit einstellt, ist die Verwendung einer Sicherung in der Praxis unannehmbar, insbesondere, wenn man eine solche Zündschaltung für Brennkraftmaschinen verwendetj^ciie in Kraftfahrzeugen eingebaut sind.but in this case the circuit remains inoperative until the fuse is restored. There Such a disturbance occurs only accidentally, but with a certain frequency, is the use a fuse unacceptable in practice, especially when using such an ignition circuit used for internal combustion engines in motor vehicles are built in.

Die gleichen Schwierigkeiten bestehen bei einer aus der USA.-Patentschrift 3 169 212 bekanntgewordenen, elektronischen Zündschaltung, die sich von der oben beschriebenen Zündschaltung im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß sie an Stelle eines gesteuerten Gleichrichters einen Transistor verwendet, der über einen Unterbrecherschalter angesteuert wird. Auch bei dieser Zündschaltung besteht die Gefahr, daß der Transistor aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise infolge eines Schadens am Unterbrecherschalter, nicht mehr schließt, so daß durch den dabei auftretenden verhältnismäßig hohen Strom wiederum einzelne Bauteile der Zündschaltung beschädigt werden können.The same difficulties exist with one of the US Pat. No. 3,169,212, electronic ignition circuit, which is essentially different from the ignition circuit described above differs in that it uses a transistor instead of a controlled rectifier, which is controlled via an interrupter switch. This ignition circuit also has the There is a risk that the transistor for whatever reason, for example as a result of damage to the circuit breaker, no longer closes, so that by the relatively high current that occurs in turn, individual components of the ignition circuit can be damaged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherkondensator zu schaffen, bei welchem die erwähnten, durch den ständig leitenden Zustand des Unterbrechergliedes im Eritladungskreis des Kondensators auftretenden Nachteile vermieden sind.The invention is based on the object of an ignition circuit for internal combustion engines with a To create storage capacitor in which the mentioned, due to the constantly conductive state of the Disconnector in the Eritladungskreis the capacitor disadvantages are avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Zündschaltung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in den Ladekreis ein als bei einem vorbestimmten oberen Wert des Ladestromes ansprechender Selbstunterbrecher arbeitendes Relais eingefügt ist.To solve this problem, according to the invention, an ignition circuit of the type mentioned at the beginning provided that in the charging circuit than a predetermined upper value of the charging current responsive self-breaker working relay is inserted.

In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei mit Vorteil vorgesehen sein, daß die Spule und die Kontakte des Relais zueinander in Reihe liegend in den Ladekreis eingeschaltet sind, so daß sie vom Ladestrom des Kondensators durchflossen werden und die Spule teilweise oder vollständig die Induktivität des Ladekreises bildet.In an embodiment of the invention it can advantageously be provided that the coil and the contacts of the relay are connected in series to each other in the charging circuit, so that they are from the charging current of the capacitor and the coil partially or completely reduces the inductance of the Forms loading circle.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie an Hand der Zeichnung, in welcher schematisch ein erfindungsgemäßer Zündstromkreis dargestellt ist.Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment, as well as with reference to the drawing, in which a schematic inventive ignition circuit is shown.

In der Zeichnung ist mit B die Batterie des Zündstromkreises bezeichnet, und mit C der Ladekondensator, der über die Leitung L aufgeladen wird, sobald der Schalter / geschlossen ist. Der parallel zum Kondensator C liegende Entladestromkreis besteht aus der Primärwicklung P₁ der Zündspule P in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter DRC, dessen Steuerelektrode mit G bezeichnet ist.In the drawing, B denotes the battery of the ignition circuit, and C denotes the charging capacitor, which is charged via line L as soon as the switch / is closed. The discharge circuit parallel to the capacitor C consists of the primary winding P _{1 of} the ignition coil P in series with a controllable rectifier DRC, the control electrode of which is denoted by G.

Die Zündkerzen werden von der Sekundärwicklung T., der Spule T in bekannter Weise über einen Hochspannungs-Verteiler versorgt.The spark plugs are supplied from the secondary winding T., the coil T in a known manner via a high-voltage distributor.

Als Steuersystem für den steuerbaren Gleichrichter DRC ist ein Transistoroszillator erhöhter Frequenz vorgesehen, der direkt mittels eines Schalters angeschaltet wird. Im Falle eines Turbinenmotors kann dabei der zur Unterbrechung der Stromzufuhr dienende Schalter verwendet werden, es kann jedoch auch ein Phasenabnehmer zur Steuerung dienen, der von einem einfachen Radschalter gebildet wird, oder ein magnetischer Starter oder ein von einem überspringenden Funken gesteuerter Abnehmer.A transistor oscillator of increased frequency is provided as the control system for the controllable rectifier DRC , which is switched on directly by means of a switch. In the case of a turbine motor, the switch used to interrupt the power supply can be used, but a phase pickup can also be used for control, which is formed by a simple wheel switch, or a magnetic starter or a pickup controlled by a jumping spark.

Erfindungsgemäß ist in die Versorgungsleitung L nach dem Gleichrichter, einer Diode D, ein Relais R so eingeschaltet, daß dessen Magnetspule R₁ und Kontakte R₂ vom Ladestrom des Kondensators C in Serie durchflossen werden.According to the invention, a relay R is switched on in the supply line L after the rectifier, a diode D, in such a way that its magnet coil R ₁ and contacts R ₂ are traversed by the charging current of the capacitor C in series.

Das Relais hat in erster Linie die Funktion einer Sicherheitsvorrichtung, so daß die Kontakte R₂ bei normalem Betrieb fest geschlossen sind. Die magnetische Ablenkkraft ist nämlich bei den im normalen Betrieb auftretenden Strömen nicht stark genug, die Rückstellkraft der Feder, die den Anker /?₃ in der V. Schließstellung der Kontakte R₂ hält, zu überwinden. Bleibt jedoch aus einem beliebigen Grund der steuerbare Gleichrichter DRC gezündet, d. h. fließt in der Leitung L ein Strom, der größer ist als eine bestimmte Eich- oder Sicherheitsgrenze, so schaltet das Relais R und unterbricht die Leitung L durch öffnen der Kontakte R₂. Auf diese Weise wird die Diode DRC zwangsweise ausgeschaltet, während sich die Kontakte R₂ sofort wieder schließen, da in der Spule R₁ kein Strom mehr fließt und damit die Feder den Anker R₃ wieder in die Schließstellung zwingt. Die Vorrichtung arbeitet somit nach Beseitigung der Störung durch den zufällig durchgeschalteten Gleichrichter DRC automatisch wieder wie vorher weiter. In der Praxis arbeitet dabei das Relais so schnell, daß die dadurch bedingten Unterbrechungen nicht wahrgenommen werden.The relay primarily has the function of a safety device, so that the contacts R ₂ are firmly closed during normal operation. The magnetic deflection force is not strong enough for the currents that occur during normal operation, the restoring force of the spring, which the armature /? ₃ in the fifth closed position of the contacts R ₂ holds, to be overcome. However, if the controllable rectifier DRC remains ignited for whatever reason, i.e. if a current flows in the line L that is greater than a certain calibration or safety limit, the relay R switches and interrupts the line L by opening the contacts R ₂ . In this way, the diode DRC is forcibly switched off, while the contacts R ₂ close again immediately, since no more current flows in the coil R ₁ and thus the spring forces the armature R ₃ back into the closed position. The device thus continues to work automatically as before after the fault has been eliminated by the randomly switched rectifier DRC. In practice, the relay works so quickly that the interruptions caused by it are not noticed.

. Zum zweiten ist die Spule R₁ des Relais so ausgelegt, daß sie gleichzeitig das gewünschte induktive Bauelement im Ladestromkreis des Kondensators C bildet. Das Relais hat somit eine doppelte Funktion, nämlich einmal die Bildung einer Sicherheitsvorrichtung und zum anderen die Bereitstellung des induktiven Bauelements im Ladestromkreis des Kondensators. . Second, the coil R _{1 of} the relay is designed so that it forms the desired inductive component in the charging circuit of the capacitor C at the same time. The relay thus has a double function, namely, on the one hand, the formation of a safety device and, on the other hand, the provision of the inductive component in the charging circuit of the capacitor.

Sollte es sich in speziell gelagerten Fällen als erforderlich erweisen, so kann das induktive Bauelement des Ladestromkreises teilweise oder vollständig von einer separaten Spule gebildet werden, welche der Relaisspule R₁ nachgeschaltet ist.Should it prove to be necessary in special cases, the inductive component of the charging circuit can be partially or completely formed by a separate coil which is connected downstream of the relay coil R _1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ignition circuit for internal combustion engines with a storage capacitor, in which the capacitor is charged from a power source via "a charging circuit in which an inductive component and a rectifier are connected in series and in which the capacitor is discharged via a discharge circuit that connects the primary winding of the Contains an ignition coil and a controllable rectifier, characterized in that a relay (R) operating as a self-interrupter operating at a predetermined upper value of the charging current is inserted into the charging circuit.

2. Ignition circuit according to claim 1, characterized in that the coil (R ₁ ) and the contacts (/?.) Of the relay (R) are connected in series to one another in the charging circuit so that the charging current of the capacitor flows through them and the coil (R ₁ ) partially or completely forms the inductance of the charging circuit.