DE1539212A1

DE1539212A1 - Zuendanlage fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1539212A1
Application number: DE19661539212
Authority: DE
Inventors: Huntzinger Gerald Orville
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1965-10-07
Filing date: 1966-09-23
Publication date: 1970-04-02
Also published as: GB1089146A; DE1539212B2; US3357415A; FR1500433A

Description

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General Motors Corporation, D e t r ο i t, Mich., V.St.A.

Zündanlage für BrennkraftmasGhinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen, bei der in einem Kondensator gespeicherte Energie zum Zünden der Zündkerzen benutzt wird.

Die Erfindung bezweckt,eine Verbesserung

derartiger Zündanlagen zu erreichen, indem der Kondensator in dem Augenblick seiner grössten Ladung entladen wird.

Die Erfindung besteht darin, dass ein

Induktor elektrische Energie an einen Kondensator überträgt, und dieser zum Zünden der Zündkerzen dann entladen wird, wenn in dem Induktor ein Richtungswechsel des Stroms eintritt.

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Welter Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Anaprüchen.

In der Zeichnung sind Schaltbilder von Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schaltbild einer Zümdanlage nach der

Erfindung,
Mg. 2 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage

gemäss Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage

gemäss Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild einer abgewandelten Bauform, bei der die Stromümkehr im Induktor die Entladung des Kondensators steuert,

Fig. 5 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage f gemäss Fig. 4 und

Fig. 6 ein Schaltbild einer abgewandelten Bauform der Anlage gemäss Fig. 1, bei der ein Zusatzkondensator verwendet wird. Gleiche Teile haben in den verschiedenen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen erhalten.

Bei der Anlage gemäss dem Schaltbild nach Fig. 1 ist eine Gleichstromquelle 10, beispielsweise in Form einer Fahrzeugbatterie, an ihrer einen Seite geerdet und mit ihrer positiven Seite mit einem Schaltarm 12 eines Schalters 14

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verbunden. Der Schalter 14' hat zwei feste Kontakte 16 und 18, von denen der Kontakt 16 "beim Durchdrehen der Maschine zum Anlassen und der Kontakt 18 !sei laufender Maschine benutzt wird. Sind die Kontakte 12 und 16 verbunden, so ist ein Widerstand 20 kurzgeschlossen, der zwischen dem festen Kontakt 18 und einem Leiter 22 liegt«,

Die Zündanlage wird durch Unterbrecherkontakte 24 eines üblichen nicht dargestellten Verteilers gesteuert. Die Unterbrecherkontakte 24 werden synchron mit der Maschine gesteuert und stellen erste Schaltmittel dar. Die eine . Seite der geerdeten Unterbrecherkontakte 24 sind über einen Widerstand 26 mit einem Anschlusspunkt 28 verbunden, zwischen dem und dem Leiter 22 ein Induktor 30 angeordnet ist.

Die Zündanlage nach Pig. I enthält einen PNP Transistor 32, dessen Emitterelektrode mit dem Leiter 22 verbunden ist, während seine Basiselektrode mit einem Leiter 34 verbunden ist« Eine Diode 36 verbindet die Emitterelektro«- de mit der Basiselektrode des Transistors 32 und liegt parallel zum Induktor 30. Die Kollektorelektrode des Transistors 32 ist mit einem Anschlusspunkt 38 verbunden. Ferner sind die Emitterelektrode und die Kollektorelektrode des Transistors 32 über eine Zener-Diode 40 kurzgeschlossen.

Der Anschlusspunkt 38 ist über einen Leiter 42 mit einem Energie speichernden Induktor 44 verbunden, der über einen Widerstand 46 geerdet ist.

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Als ein zweites Schaltmittel dient ein silikongesteuerter Gleichrichter 48, dessen Anode geerdet ist, während seine Kathode mit einem Anschlusspankt 50 verbunden ist. Sein Gitter ist über einen Widerstand 52 mit dem Leiter 42 verbunden. Zwischen dem Leiter 42 und dem Anschluss· punkt 50 ist eine Diode 54 vorgesehen.

Zwischen dem Anschlusspunkt 50 und einem Anschlusspunkt 60 liegt ein Kondensator 58. Der Anschluss-

W punkt 60 ist über eine Diode 62 geerdet und ferner mit der einen Seite der geerdeten Primärwicklung 64 einer Zündspule 66 verbunden, .

Die ebenfalls geerdete Sekundärwicklung 68 der Zündspule 66 ist über einen Hochspannungsleiter 70 mit Zündkerzen 72 verbunden, von denen der Einfachheit halber nur eine in der Zeichnung dargestellt ist. Die verschiedenen Zündkerzen werden durch einen nicht dargestellten üblichen Verteiler versorgt,

. Die Zündanlage gemäss Pig, 1 arbeitet in folgender

Weise; Wird die Brennkraftmaschine zum Anlassen durchgedreht oder läuft sie im normalen Betrieb, so öffnen sich die Unterbrecherkontakte 24 synchron mit der Maschine. Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten 24 erhält der Transistor 42 eine Vorspannung, durch die er in seinem Emitter-Kollektprkreis leitend ist. Bei offenen Unterbrecherkontakten 24 wird der Basiskreis des Transistors 32 geöffnet, wodurch dieser in seinem Emitter-Kollektor-Kreis nichtleitend wird,

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Der Transistor 42 wird datier eingeschaltet, wenn die Unterbrecherkontakt e 24 geschlossen sind und ausgeschaltet, wenn diese geöffnet sind.

I-st der Transistor 32 in seinem Emitter-Kollektor-Kreis leitend, so kann Strom von der positiven Seite der Gleichstromquelle 10 über den Schaltarm 12, den leiter 22, den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 32, den Induktor 44 und den Widerstand 46 zur Erde fliessen. Wenn beim Öffnen der Unterbrecherkontakte 24 der Transistor 42 ausgeschaltet wird, wird der Strom zum Induktor 44 unterbrochen. Die. in dem Induktor 44 gespeicherte Energie wird an den Kondensator 48 übertragen, und zwar auf dem Wege über den Widerstand 46, die Diode 62, den Kondensator 58, die Diode 54 zur anderen Seite des Induktors 44 zurück. Wenn die gesamte in dem Induktor 44 gespeicherte Energie zum Kondensator 58 übertragen ist, so trachtet der Strom in dem eben beschriebenen Kreis, die Richtung des Stromes infolge der am Kondensator 58 gebildeten Spannung umzukehren. Diese Umkehr des Stromes ist indessen durch die Dioden 54 und 62 gesperrt, so dass der umgekehrte Strom vom Kondensator 58 über die Primärwicklung 64 der Zündspule 66, den Wideretand 46, den Induktor 44, den Widerstand 52 und durch den Gitter-Kathodenkreis des gesteuerten Gleichrichters 48 flieset. Durch diesen Strom wird der gesteuerte Gleichrichter 48 in seinem Anoden-Kathoden-Kreis in leitendem Zustand gebracht, so dass sich der Kondensator 48 plötzlich über die Primär-

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wicklung 64 der Zündspule 66 und den Anoden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 48 entlädt. Ein sehr kleiner Strom durch den Gitter-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 48, der unmittelbar nach der Übertragung der Energie vom Induktor 44 zum Kondensator 58 eintritt, veranlasst ein Umschalten des gesteuerten Gleichrichters 48, wodurch eine vollständige Entladung des Kondensators 58 erreicht wird, die wJBderum einen Zündimpuls in der Sekundärwicklung 68 der Zündspule 66 induziert, der einefder Zündkerzen 72 zugeleitet wird.

Eine übliche mit Induktion arbeitende Zündanlage kann in einfacher Weise in eine erfindungsgemesse Anlage umgewandelt werden, indem gewisse Teile der in fig.I dargestellten Anlage eingebaut werden. In diesem Falle würde beispielsweise der Transistor 32 unmittelbar in Reihe mit der Primärwicklung 64 der Zündspule verbunden Uta die übrigen Teile des Kondensatorentladekreises einzugliedern.

Bei der Anlage gemäss Pig. 2 liegen die Unterbrecherkontakte 24 in Reihe mit dem Induktor 44» der an die Gleichstromquelle 10 angesohlossen ist. Der Kondensator 58 liegt zwischen der Primärwicklung 64 der Zündspule 66 und einem Leiter 74. Ein Kreis zwischen dem Leiter 74 und Erde enthält den Anoden-Kathoden-Kreis eines gesteuerten Gleichrichters 76 und eine Diode 78. Das Gitter des gesteuerten Gleichrichters 76 ist über einen Widerstand 80 geerdet.

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Die andere Seite der Primärwicklung 64 der Zündspule 66 ist über einen Leiter 84 mit einem Anschlusspunkt 82 zwischen dem gesteuerten Gleichrichter 76 und der Diode 78 verbunden. Die Leiter 74 und 84 sind durch einen eine Diode 86 enthaltenden Leiter verbunden, der parallel zur Primärwicklung 64 der Zündspule 66 liegt.

Bei der Anlage gemäss Fig. 2 wird der Kondensator 58 durch die in dem Induktor 44 gespeicherte Energie aufgeladen, wenn die Untererecherkontakte 24 geöffnet sind. Der Strom läuft über einen Kreis, der die Dioden 86 und 78, die Gleichstromquelle 10 und den Schalter 14 enthält. Erfolgt in diesem Kreis eine Stromumkehr, nachdem der Kondensator 58 aufgeladen ist, so fliesst dieser Strom durch den Leiter 74, den Induktor 44, -die· Gleichstromquelle 10, den Widerstand 80, den Gitter-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 76, den Leiter 84 und die Primärwicklung 64 der ZündspueCle 66 zur anderen Seite des Kondensators 58. Dieser geringe Rückwärtsstrom schaltet den gesteuerten Gleichrichter 76 um, so dass der Kondensator 48 nunmehr schnell über den gesteuerten Gleichrichter 78 und die Primärwicklung 64 entladen wird. Dies induziert in der Sekundärwicklung 68 der Zündspule 66 eine hohe Spannung, durch die die Zündkerzen 72 gezündet werden.

Die Anlage gemäss Fig. 3 unterscheidet sioh von der gemäss Fig. 2 lediglich dadurch, dass die Diode 86 ■

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anstatt mit dem Leiter 84 verbunden zu sein, geerdet ist. Die Wirkungsweise dieser Anlage ist die gleiche mit der Ausnahme, dass während des Polaritätswechsels in'der Primärwicklung 64 nach der Entladung des Kondensators 58 der gesteuerte Gleichrichter 76 eingeschaltet bleibt, da ein Strom durch die Diode 86, den Widerstand 80 und den Gitter-Kathoden-Kreis fliesst. Es kann daher der Strom durch den Induktor über den gesteuerten Gleichrichter 76 zu fliessen beginnen, bevor die Unterbrecherkontakte 24 wieder geschlossen sind, so dass eine maximale Einschaltzeit des Induktors 44 gegeben ist. . ■ . . .. ■

Bei der Anlage gemäss Fig. 4 ist ein gesteuerter Gleichrichter 90 mit der Gleichstromquelle 10 über einen Leiter 88 verbunden, an dessen andere Seite ein Leiter 92 angeschlossen ist. Der Kondensator 58 liegt zwischen der Anode des gesteuerten Gleichrichters 90 und der Anode einer Diode 94, die parallel zur Primärwicklung 64 der Zündspule 66 liegt. Das Gitter des gesteuerten Gleichrichters 90 ist. mit einem Anschlusspunkt 96 über einen Widerstand 98 verbunden. Der Induktor 44 liegt zwischen dem Anschlusspunkt 96 und einem Anschlusspunkt 100 zwischen dem Induktor 44 und den Unterbrecherkontakten 24, an den auch der Leiter 92 angeschlossen ist. Zwischen dem Anschlusspunk.t 96 und dem Leiter 88 liegt eine Diode 102.

Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten 24 fliesst ein Strom durch den Induktor 44* Beim öffnen der Unterbreoher-

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••!fts;

kontakte 24 wird die Energie zum Kondensator 58 über den Leiter 92, den Kondensator 58, den Diode 94» den Leiter und die Diode 102 übertragen/Wenn dieser Strom sich bei vollendeter Aufladung des Kondensators 58 umkehrt, wird der gesteuerte Gleichrichter 90 in den leitenden Zustand durch einen Strom vom Kondensator 58 über den Leiter 92, den Induktor 44» den Widerstand 98> den Gitter-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 90 und die Primärwicklung der Zündspule 66 umgeschaltet. Dann entl&ädt sich der Kondensator 58 über den gesteuerten Gleichrichter 90 und die Primärwicklung 64 der Zündspule 66.

Die Anlage gemäss Fig. 4 verringert die Möglichkeit fehlerhafter Arbeit infolge von Funken an den Unterbrecherkontakten.

Bei der Anlage gemäss Fig. 5 liegt der Anoden-Kathoden-Kreis eines gesteuerten Gleichrichters 104 zwischen Leitern 88 und 106. Das Gitter des gesteuerten Gleichrichters 104 ist mit einem Anschlusspunkt 108 über einen Widerstand verbunden. Der Induktor 44 liegt zwischen dem Anschlusspunkt 108 und Erde. Die Unterbrecherkontakte 24 sind mit den Leitern 88 und 106 verbunden. Zwischen dem Leiter 106 und dem Anschlusspunkt 108 ist ferner eine Diode 112 vorgesehen. Der Kondensator 58 liegt zwischen der Kathode einer Diode 114 und der Kathode des gesteuerten Gleichrichters 104.

Bei geschlossenen Unterbrechterkontakten 24

fliesst ein Strom durch den Induktor 44. Beim öffnen der ITiiter-■brecherkontakte 24 wird Energie sam Kondensator 58 vom Induktor

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44 über die Grleichstromquelle 10, den Schalter 14, den Leiter 88, die Diode 114, den Kondensator 58, den Leiter und die Diode 112 zur anderen Seite des Induktors 44 übertragen. Erfolgt in diesem Stromkreis eine Richtungsumkehr, 30 wird der gesteuerte Gleichrichter 104 in den leitenden Zustand durch einen Strom durch den Widerstand 110, den Gitter-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 104, den Kondensator 58, die Primärwicklung 64, den Leiter 88, den Schalter 14, die Gleiclistromquelle 10 und zur anderen Seite des Induktors 44 zurück, umgeschaltet. Der Kondensator 58 kann sich nunmehr plötzlich über die Primärwicklung 64 der Zündspule 66 entladen und induziert in der Sekundärwicklung 68 einen Zündimpuls.

In der Anlage gemäss Fig. 3 dient der gesteuerte Gleichrichter im leitenden Zustand ähnlich wie bei der Anlage gemäss fig, 3 nicht nur als Entladungsweg für den Kondensator 58, sondern auch zur Herstellung eines Kreises für die Speisung des Induktors 44, bevor sich die ITnterbrecherkontakte 24 wieder schliessen. Es ergibt sich damit ein Maximum an Zeit zum Aufbau von Energie in dem Induktor 44.

Bei der Anlage gemäss Fig. 6 hat ein Transformator 120 eine Primärwicklung 122 und eine Sekundärwicklung 124. Die geerdete Primärwicklung 122 ist über einen Leiter 126 über die Unterbrecherkontakt© 24 mit der Gleichstrom« quelle 10 verbunden*

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Zwischen dem .Leiter 126 und einem Hauptkondensator 58 liegt eine Diode 128. Me andere Seite des Hauptkondensators 58 ist mit der Primärwicklung 64 der Zündspule 66 verbunden. Die Sekundärwicklung 68 der Zündspule ist mit dem Hochspannungsleiter 90 zu den Zündkerzen 72 und mit einem Leiter 130 verbunden, der über eine Diode 134 mit der Sekundärwicklung des Transformators 120 verbunden ist.

An die Leiter 130 ist ein Zusatzkondensator 132 angeschlossen, der geerdet ist. Ein gesteuerter Gleichrichter 136 mit geerdeter Anode ist mit seiner Kathode mit einem Anschlusspunkt 138 zwischen der Diode 128 und dem Hauptlcondensator 58 verbunden. Sein Gitter ist über einen Widerstand 14-2 mit einem Anschlusspunkt 140 zwischen der Diode 128 und den Unterbrecherkontakten 24 verbunden. Ein zwischen dem Hauptkondensator 58 und der Primärwicklung 64 der Zündspule 66 liegender Anschlusspunkt 146 ist über eine Diode 144 geerdet.

Dem Hauptkondensator 58 wird Energie von der Primärwicklung 122 zugeleitet, da die Unterbrecherkontakte 24 den Strom durch die Primärwicklung 122 ein- und ausschalten. Bei offenen Unterbrecherkontakten wird der Hauptkondensator 58 von der Primärwicklung 122 von der geerdeten Seite der Primärwicklung 122 über die Diode 144, den Hauptkondensator 58, die Diode 128 aufgeladen. Gleichzeitig erfolg*

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ein Aufladen des Zusatzkondensators 142 von der Sekundärwicklung 124 über den Leiter 126, über die Primärwicklung 122, den Kondensator 132 und die Diode 134·

Wenn sich der Strom in dem Kreis zwischen der Primärwicklung 122 und dem Hauptkondensator 58 umkehrt, wird der gesteuerte Gleichrichter 136 in den leitenden Zustand umgeschaltet, da ein Strom durch die Primärwicklung 64 der Zündspule, die Primärwicklung 122 des Transformators 120, den leiter 126, den Anschlusspunkt 140, den Widerstand 142, den Gitter-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 136 zur anderen Seite des Hauptkondensators 58 fliesst. Bei eingeschaltetem gesteuerten Gleichrichter entlädt sich der Hauptkondensator 58 plötzlich über den Anoden-Kathoden-Kreis und die Primärwicklung 64 der Zündspule 66. In der Sekundärwicklung 68 wird eine Spannung induziert, die die Zündkerzen 72 zündet, worauf der Zusatzkondensator 132 über die Sekundärwicklung 68 und die Zündkerzen 72 entladen wird.

Die Anlage gemäss Fig. 6 unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen durch die Anordnung des Zusatzkondensators 132, der über die Zündkerzen entladen wird, um eine zusätzliche Energie zuzuführen, wenn der Hauptkondensätor 58 entladen wird.

Wenn auch die beschriebenen AusfUhrungsbeispiele bevorzugte Ausführungsformen darstellen, liegen Abwandlungen im Rahmen der Erfindung durchaus im Bereich der Möglichkeit.

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Claims

#9212

Pat en t an s prü c he s

1, Zündanlagen für Brennkraftmaschinen, "bei der in einem Kondensator gespeicherte Energie zum Zünden der Zündkerzen "benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktor (44·, 122) elektrische Energie an einen Kondensator (58) überträgt und dieser zum Zünden der Zündkerzen (72) dann entladen wird, wenn in dem Induktor ein Richtungswechsel des.Stroms eintritt_r
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (58) mit einem gesteuerten Gleichrichter (48,76,90,104,136) verbunden ist, dessen Gitter mit dem Induktor (44,122) verbunden ist, und der Gleichrichter bei Richtungswechsel des Stromes im Induktor in den leitenden Zustand umgeschaltet wird und über ihn die Entladung des Kondensators erfolgt.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (58) mit der Primärwicklung (64) einer Zündspule (66) verbunden ist, deren Sekundärwicklung (68)_Λ die den Zündkerzen (72) zugeleitete hohe Spannung liefert,
4« Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Primärwicklung (64) der Zündspule (66) eine Diode (62,86,94,114,144) oder ein gesteuerter Gleichrichter (104) angeordnet is*. ORIGINAL INSPECTED

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5. Z lind anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (44, 122) über Unterbrecherkontakte (24) mit einer Gleichstromquelle (10) verbunden ist·
6. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitterkreis des gesteuerten Gleichrichters einen Widerstand (52,80,98,110,142) enthält*·
7. Zündanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode bzw. der Gleichrichter, die parallel zur Primärwicklung (64) der Zündspule (66) liegen, auch parallel zu den Unterbrecherkontakten (24) liegen, so dass der Strom durch den Induktor (44) über den gesteuerten Gleichrichter (104,176) nach dem Entladen des Kondensators (58) und vor dem Wiederschliessen der Unterbrecherkontakte (24) beginnen kann.
8. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Induktor (44) ein Transistor (32) in Reihe liegt, der bei geschlossenen Unterbrecherkontakten (24) leitend, bei offenen Unterbrecherkontakten aber nichtleitemd ist.
9· Zündanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Elektrode und die Kollektor-

elektrode des Transistors (32) durch eine Zenerdiode (40) miteinander verbunden sind.

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10. Zündanlage nach Anspruch 2 und 5«

dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter des gesteuerten Gleichrichters (90, 104) mit dem Induktor (44) über den positiven Leiter von der Gleichstromquelle (10) und gegen letztere von einer Sperrdiode (102),112) gesichert verbunden ist.
11. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der Induktor (44) eine Primärwicklung (122) eines Transformators (120) ist, dessen Sekundärwicklung (124) mit der Sekundärwicklung (68) einer Zündspule (66) und mit einem Zusatzkondensator (132) verbunden ist, der über die Sekundärwicklung der Zündspule beim Entladen des Hauptkondensators (58) entladen wird.

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