DE1539212B2

DE1539212B2 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1539212B2
Application number: DE19661539212
Authority: DE
Inventors: Gerald Orville Anderson Ind. Huntzinger (V.St.A.)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1965-10-07
Filing date: 1966-09-23
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1089146A; FR1500433A; US3357415A; DE1539212A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit Unterbrecherkontakten, bei :.\ der von einer Induktionsspule elektrische Energie zu einem Kondensator übertragen wird, der über die Primärwicklung einer Zündspule, die in Reihe mit den stromführenden Elektroden eines gesteuerten Gleichrichters liegt, dann entladen,wird, wenn der Gleichrichter leitend ist. '&""" .

Bei bekannten Zündanlagen (französische Patentschrift 1 352 646, USA.-Patentschrift 3 169 212) wird der aufgeladene Kondensator durch den gesteuerten Gleichrichter erst nach dem Öffnen der Unterbrecherkontakte entladen, so daß ein Schwund der Lädung des Kondensators eintritt, bevor dieser sich entladen kann.

Bei einer anderen Zündanlage (USA.-Patentschrift 3 032 684) wird ein ,Transistor leitend und beim Schließen der Unterbrecherkontakte wird die Primärwicklung eines Transformators erregt; der dann von einer Gleichrichterröhre aufgeladene Kondensator entlädt sich beim Öffnen der Unterbrecherkontakte, so daß also auch hier ein Schwund der Ladung des Kondensators eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, daß die durch den Schwund der Ladung des Kondensators bedingten Verluste vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters mit dem Kondensator so in einem Kreis liegt, daß der gesteuerte Gleichrichter in dem Augenblick leitend wird, in dem die Ladung des Kondensators den Höchstwert erreicht hat und abzunehmen beginnt. Auf diese Weise wird die im Kondensator gespeicherte Energie voll ausgenutzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei geschlossenen Unterbrecherkontakten in der Induktionsspule elektrische Energie gespeichert wird und die gesamte Zeit, in der die Unterbrecherkontakte geöffnet sind, dem Kondensator zur Verfügung steht,-um..die von der Induktionsspüle zugeleitete elektrische Energie zu speichern und zu entladen.

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

F i g. 1 ein Schaltbild einer Zündanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage gemäß Fig. 1,

F i g. 3 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage gemäß Fig. 2,

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

F i g. 5 ein Schaltbild einer abgewandelten Anlage gemäß F i g. 4 und

Fig. 6 ein Schaltbild einer abgewandelten Bauform der Anlage gemäß Fig. 1, bei der ein Zusatzkondensator vorgesehen ist.

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 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 bei 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 diesem und dem Leiter 22 ist eine Induktionsspule 30 angeordnet.

Die Zündanlage nach F i g. 1 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. Emitterelektrode mit der Basiselektrode des Transistors 32 und liegt parallel zur Induktionsspule 30. Die Kollektorelektrode, des Transistors 32 ist mit dem Anschlußpunkt 38 verbunden. Ferner _x-· sind die Emitterelektrode und die Kollektorelektrode '* des Transistors 32 über eine Zener-Diode 40 kurzgeschlossen.

Der Anschlußpunkt 38 . ist über einen Leiter 42 mit einer Energie speichernden Induktionsspule 44 verbunden, die über einen Widerstand 46 geerdet ist.

Als ein zweites Schaltmittel dient ein gesteuerter Siliziumgleichrichter 48, - dessen_ Anode... geerdet ist, während seine Kathode mit einem Anschlußpunkt 50 verbunden ist. Seine Steuerelektrode ist über einen Widerstand 52 mit dem Leiter 42 verbunden. Zwischen dem Leiter 42 und dem Anschlußpunkt 50 ist eine Diode 54 vorgesehen.

Zwischen dem Anschlußpunkt 50 und einem Anschlußpunkt 60 liegt ein Kondensator 58. Der Anschlußpunkt 60 ist über eine Diode 62 geerdet und ferner mit der einen Seite der geerdeten Primärwick-.lung 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 F i g. 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 32 eine Vorspannung, durch die er in seinem Emitter-Kollektor-Kreis leitend ist. Bei offenen Unterbrecherkontakten 24 wird der Basiskreis des Transistors 32 geöffnet, wodurch dieser in seinem Emitter-Kollektor-Kreis nichtleitend wird. Der Transistor 32 wird daher eingeschaltet, wenn die Unterbrecherkontakte 24 geschlossen sind und ausgeschaltet, wenn diese ,geöffnet sind.

Ist 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, die Induktionsspule 44 und den Widerstand 46 zur Erde fließen. Wenn beim öffnen der

Unterbrecherkontakte 24 der Transistor 32 ausgeschaltet wird, wird der Strom 44 unterbrochen. Die in der Induktionsspule 44 gespeicherte Energie wird an den Kondensator 58 übertragen, und zwar auf dem Wege über den Widerstand 46, die Diode 62, den Kondensator 58, die Diode 54 zuwanderen Seite der Induktionsspule 44 zurück. Wenr^die gesamte in der Induktionsspule 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 Widerstand 46, die Induktionsspule 44, den Widerstand 52 und durch den Steuerelektroden-Kathodenkreis des gesteuerten Gleichrichters 48 fließt. 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 Primärwicklung 64 der Zündspule 66 und den Anoden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 48 entlädt. Ein sehr kleiner Strom durch den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 48, der unmittelbar nach der Übertragung der Energie von der Induktionsspule 44 zum Kondensator 58 eintritt, veranlaßt ein Umschalten des gesteuerten Gleichrichters 48, wodurch eine vollständige Entladung des Kondensators 58 erreicht wird, die wiederum einen Zündimpuls in der Sekundärwicklung 68 der Zündspule 66 induziert, der einer der Zündkerzen 72 zugeleitet wird.

Eine übliche mit Induktivitätsspeicherung arbeitende Zündanlage kann in einfacher Weise in eine Anlage nach der Erfindung umgewandelt werden, indem gewisse Teile der in F i g. 1 dargestellten Anlage eingebaut werden. In diesem Falle würde beispielsweise der Transistor 32 unmittelbar in Reihe mit der Primärwicklung 64 der Zündspule verbunden, um die übrigen Teile des Kondensatorentladekreises einzugliedern.

Bei der Anlage gemäß Fig.2 liegen die Unterbrecherkontakte 24 in Reihe mit der Induktionsspule 44, die an die Gleichstromquelle 10 angeschlossen 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. Die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters 76 ist über einen Widerstand 80 geerdet. 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 der Induktionsspule 44 gespeicherte Energie aufgeladen, wenn die Unterbrecherkontakte 24 geöffnet sind. Der Strom läuft über einen Kreis, der die Dioden 86 und 78, die Gleichstromquelle 10 und den SchalterTL4 enthält. Erfolgt in diesem Kreis eine Stromumkehr, nachdem der Kondensator 58 aufgeladen ist, so fließt dieser Strom durch den Leiter 74, die Induktionsspule 44, die Gleichstromquelle 10, den Widerstand 80, den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 76, den Leiter 84 und die Primärwicklung 64 der Zündspule 66 zur anderen Seite des Kondensators 58. Dieser geringe Rückwärtsstrom schaltet den gesteuerten Gleichrichter 76 ein, so daß der Kondensator 48 nunmehr schnell über den gesteuerten Gleichrichter 78 und die Primärwicklung 64 entladen wird. Dieser Vorgang induziert in der Sekundärwicklung 68 der Zündspule 66 eine hohe Spannung, durch

ίο die die Zündkerzen 72 gezündet werden.

Die Anlage gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der gemäß F ig. 2 lediglich dadurch, daß die Diode 86 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 Steuerelektroden-Kathoden-Kreis fließt. Es kann daher der Strom durch die Induktionsspule 44 über den gesteuerten Gleichrichter 76 zu fließen beginnen, bevor die Unterbrecherkontakte 24 wieder geschlossen sind, so daß eine maximale Einschaltzeit der Induktionsspule 44 gegeben ist.

Bei der Anlage gemäß F i g. 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. Die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters 90 ist mit einem Anschlußpunkt 96 über einen Widerstand 98 verbunden. Die Induktionsspule 44 liegt zwischen dem' Anschlußpunkt 96 und einem Anschlußpunkt 100 zwischen der Induktionsspule 44 und den Unterbrecherkontakten 24, an den auch der Leiter 92; angeschlossen ist. Zwischen dem An-Schlußpunkt 96 und dem Leiter 88 liegt eine Diode 102.

Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten 24 fließt ein Strom durch die Induktionsspule 44. Beim Öffnen der Unterbrecherkontakte 24 wird die Energie zum Kondensator 58 über den Leiter 92, den Kondensator 58, die Diode 94, den Leiter 88 und die Diode 102 übertragen. Wenn dieser Strom sich bei vollendeter Aufladung des Kondensators 58 umkehrt, ,wird der gesteuerte Gleichrichter 90 in den leitenden

■50 Zustand durch einen Strom vom Kondensator 58 über den Leiter 92, die Induktionsspule 44, den Widerstand 98, den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 90 und die Primärwicklung 64 der Zündspule 66 umgeschaltet. Dann entlädt 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 F i g. 5 liegt der Anoden-Kathoden-Kreis eines gesteuerten Gleichrichters 104

. zwischen Leitern 88 und 106. Die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters 104 ist mit einem Anschlußpunkt 108 über einen Widerstand 110 verbunden. Die Induktionsspule 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 Unterbrecherkontakten 24 fließt ein Strom durch die Induktionsspule^. Beim öffnen der Unterbrecherkontakte 24 wird Energie zum Kondensator 58 von der Induktionsspule 44 über die Gleichstromquelle 10, den Schalter 14, den Leiter 88, die Diode 114, den Kondensator 58, den Leiter 106 und die Diode 112 zur anderen Seite der Induktionsspule 44 übertragen. Erfolgt in diesem Stromkreis eine Richtungsumkehr, so wird der gesteuerte Gleichrichter 104 in den leitenden Zustand durch einen Strom durch den Widerstand 110, den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 104, den Kondensator 58, die Primärwicklung 64, den Leiter 88, den Schalter 14, die Gleichstromquelle 10 und zur anderen Seite der Induktionsspule 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 F i g. 5 dient der gesteuerte Gleichrichter im leitenden Zustand ähnlich wie bei der Anlage gemäß F i g. 3 nicht nur als Entladungsweg für den Kondensator 58, sondern auch zur Herstellung eines Kreises für die Speisung der Induktionsspule 44, bevor sich die Unterbrecherkontakte 24 wieder schließen. Es ergibt sich damit ein Maximum an Zeit zum Aufbau von Energie in der Induktionsspule 44.

Bei der Anlage gemäß F i g. 6 hat ein Transformator 120 eine Primärwicklung 122 und eine Sekundärwicklung 124. Die geerdete Primärwicklung 122 ist über einen Leiter 126 über die Unterbrecherkontakte 24 mit der Gleichstromquelle 10 verbunden.

Zwischen dem Leiter 126 und einem Hauptkondensator 58 liegt eine Diode 128. Die andere Seite des Hauptkondensators 58 ist mit der Primärwicklung 64 der Zündspule 66 verbunden. Die Sekundärwicklung 68 der Zündspule ist mit dem Hochspannungsleiter 70 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 Hauptkondensator 58 verbunden. Seine Steuerelektrode ist über einen Widerstand 142 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 Unterbrecher^ kontakten 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 erfolgt ein Aufladen des Zusatzkondensators 132 von der Sekundärwicklung 124 über den Leiter

ίο 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 Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleichrichters 136 zur anderen Seite des Hauptkondensators 58 fließt. Bei eingeschaltetem gesteuertem Gleichrichter 136 entlädt sich der Hauptkondensator 58 plötzlich über den Anoden-Kathoden-Kreis und die Primärwicklung 64 der Zündspule _%-

.25 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 F i g. 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 Hauptkondensator 58 entladen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit Unterbrecherkontakten, bei der von einer Induktionsspule elektrische Energie zu einem Kondensator übertragen wird, der über die Primärwicklung einer Zündspule, die in Reihe mit den stromführenden Elektroden eines gesteuerten Gleichrichters liegt, dann entladen wird, wenn der Gleichrichter leitend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters (48, 76, 90, 104, 136) mit dem Kondensator (58) so in einem Kreis liegt, daß der gesteuerte Gleichrichter in dem Augenblick leitend wird, in dem die Ladung des Kondensators den Höchstwert erreicht hat und abzunehmen beginnt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenen Unterbrecherkontakten (24) in der Induktionsspule (44, 122) elektrische Energie gespeichert wird und die gesamte Zeit, in der die Unterbrecherkontakte geöffnet sind, dem Kondensator (58) zur Verfügung steht, um die von der Induktionsspule zugeleitete elektrische Energie zu speichern und zu entladen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen