DE1800937A1

DE1800937A1 - Elektronische Zuendvorrichtung fuer Motoren mit Fremdzuendung

Info

Publication number: DE1800937A1
Application number: DE19681800937
Authority: DE
Inventors: Louis Monpetit
Original assignee: Societe des Procedes Modernes dInjection SOPROMI
Current assignee: Societe des Procedes Modernes dInjection SOPROMI
Priority date: 1967-10-06
Filing date: 1968-10-03
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3565048A; ES358819A1; DE1800937C3; FR1557015A; GB1219137A; DE1800937B2

Description

DB. BBICH NEUGEBAUEB

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lA-2153

3. Oktober 1968

Beschreibung zu der Patentanmeldung

SQCIETE DES PROCEDES MODERNES D¹INJECTION SOPROMI XO3, Avenue du Marechal Fooh - 78 - LES MUREAUX (Frankreich)

betreffend

Elektronische Zündvorrichtung für Motoren mit Fremdzündung

' Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Zündvorrichtung für Motoren mit Fremdzündung, die eine Zündspule mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung sowie einem Verteiler, um die Hochspannung der Sekundärwicklung entsprechend der Zündfolge auf die Zündkerze zu verteilen und ein Halbleiterelement, das einen elektrischen

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Impuls empfängt, um die Zündung auszulösen, umfaßt.

Es ist bereits eine solche Vorrichtung bekannt, bei der dieses Halbleiterelement in Form eines Transistors verwendet wird, um den Strom in der Primärwicklung der Zündspule zu unterbrechen, wobei der Impuls zur Unterbrechung von einem Kontakt kommt, der periodisch durch eine Nooke geöffnet wird, die z. B. mit der Nockenwelle des Motors verbunden sein kann. In diesem Fall kann man den Strom in der Primärwicklung der Zündspule beträchtlich erhöhen und bei einer plötzlichen Unterbrechung eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung erhalten, ohne eine schnelle Zerstörung der Kontakte zu riskieren. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß vor allem bei geringer Brennstoffeinspritzung bzw. Leerlauf des Motors, während der Dynamo oder di© Wechselstrommaschine noch nicht die volle Ladespannung Xiafern, die Zündspule einen großen Strom aufnimmt, da der Strom die Spule fast ständig durchfließt, außer während der sehr kurzen Zeit der Unterbrechung, um die Hochspannung in der Sekundärwicklung zu erzielen. Andererseits muß die Spule von einer speziellen Bauart sein, da der starke Priraärstrora eine beträchtliche Erwärmung dieser Spule bewirkt.

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Es ist ebenfalls bekannt, die Entladung eines Kondensators über die Primärwicklung der Zündspule zu verwenden, wobei die Entladung ebenfalls durch ein Halbleiterelement gesteuert wird. In diesem Pail fließt der Strom in der Primärwicklung nur während der Zeit der Entladung. Um jedoch einen genügend starken Impuls zur Induzierung einer hohen Spannung in der Sekundärwicklung zu erreichen, muß ein Kondensator sehr großer Kapazität vorgesehen werden, wenn man ihn lediglich auf die Spannung des elektrischen Netzes, z. B. eines Fahrzeuges, aufladen will, und man ist auch hier gezwungen, eine spezielle Zündspule vorzusehen, die den hohen Strom in der Primärwicklung verträgt, oder man muß einen eigenen Generator zur Erzeugung einer hohen Spannung vorsehen, um den Kondensator auf eine höhere Spannung als die des elektrischen Netzes des Fahrzeuges aufzuladen, was spezielle Vorrichtungen notwendig macht, die teuer in der Herstellung sind.

abe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zn vermeiden.

Diese Aufcabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zündvorrichtung für Motoren mit Fremdzündung, die eine Zündspule iiilz einer Primärwicklung und einer Sekundärv.'icklunc, einer. Verteiler, um die Hochspannung der Sekundär

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ORIGINAL

wicklung entsprechend der Zündfolge auf die Zündkerzen zu verteilen, und ein Halbleiterelement, das einen elektrischen Impuls zur Auslösung der Zündung empfängt, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Selbstinduktivität vorgesehen ist,

mindestens deren bei der Unterbrechung freiwerdende Energie in/einem Kondensator gespeichert wird, der parallel' zu ihr geschaltet ist und mit der Selbstinduktivität einen Schwingkreis bildet, und der durch zwei Dioden daran gehindert wird, sich über die Selbstinduktivität zu entladen, und daß die Unterbrechung durch einen Transistor gesteuert wird, dessen Basis einen Impuls zur Unterbrechung des Stromflusses durch den Transistor empfängt, und daß die Zündspule so geschaltet ist, daß bei jedem Impuls, der das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung erreicht, der Kondensator sich über die Primärwicklung dieser Zündspule entlädt.

Darüberhinaus kann die Erfindung die folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen:

Die Selbstinduktivität kann durch die Spule einer elektromagnetischen Einspritzdüse gebildet sein, die in Reihe mit einem Widerstand, einer Diode und einem Transistor zur Steuerung der Einspritzung geschaltet sein kann. Der Kondensator kann dabei einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und der Diode und andererseits über

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eine zweite Diode mit dem Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktion und dem Kollektor des Transistors verbunden sein, wobei die Primärwicklung der Zündspule mit den Anschlüssen der zweiten Diode verbunden ist und wobei das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung mit dem Transistor zur Steuerung der Einspritzung zusammenfällt, so daß jeder Impuls, der die Basis dieses Transistors erreicht, gleichzeitig eine Einspritzung und eine Zündung auslöst.

Das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung kann aus einem Thyristor bestehen, der zwischen die Primärwiöiung der Zündspule und den Transistor geschaltet ist, wobei ein in die Steuerelektrode dieses Thyristors eingegebener Impuls die Entladung des Kondensators über die Primärwicklung der Zündspule auslöst, nachdem ein dem Transistor zur Steuerung der Einspritzung zugefiihrter Impuls die Einspritzung ausgelöst hat.

Die Selbstinduktivität kann aus der Spule einer elektromagnetischen Einspritzdüse bestehen, die in Reihe mit einem Widerstand, einem Thyristor zur Steueruns der Einspritzung und einem Transistor zur Unterbrechung des Stromes durch die Selbstinduktivität geschaltet ist,

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ORJGlNAL INSPECTBD

wobei ein Kondensator einerseits mit dem Verbindungspunkf zwischen dem Widerstand und dem Thyristor ,und andererseits über eine Diode mit dem Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktivität und dem Kollektor des Transistors verbunden ist, und wobei die Zündspule mit den Anschlüssen der Diode verbunden ist, und das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung mit dem Transistor zur Unterbrechung des Stromes durch die Selbstinduktivität zusammenfällt, so daß jeder Impuls, der die Basis des Transistors erreicht, durch die Entladung des Kondensators über die Primärwicklung der Zündspule eine Zündung auslöst und jeder Impuls, der in die Steuerelektrode des Thyristors eingegeben wird, eine Einspritzung auslöst, nachdem der Impuls auf den Transistor die Zündung ausgelöst hat.

3in zweiter Kondensator und eine Diode können in Reihe parallel zu dem ersten Kondensator und seiner Diode geschaltet sein, und der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Kondensator und seiner Diode kann unter Zwischenschaltung eines Thyristors mit dem Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktivität und der mit ihr in Reihe geschalteten Diode verbunden sein, und das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung kann mit dem Transistor zur Unterbrechung des Stromes in der Selbstinduktivität zusammenfallen, so da3 jeder Impuls,

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der in die Basic des Transistorg eingegeben v/ird, durch die Entladung des ersten Kondensators über die Primärwicklung der Zündspule eine Zündung auslöst und jeder Impuls, der in die Steuerelektrode des Thyristors eingegeben wird, durch die Entladung des zweiten Kondensators über die Spule der elektromagnetischer- Einspritzdüse eine Einspritzung bev:irkt, nc chdoin dar Impuls auf den Transistor die Zündung ausgelöst hat.

In": folgenden v;ird die Erfindung anhand schematischer Zeichnunjen an einen Ausfülirungsbeispiel näher erläutert. Ξε aei,:r.

Fi~. 1 ei:: elektrisches Schaltschema eines ersten

Ausführungsbeispiels, Fig. ~ ein elektrisches Schaltschema eines zweiten

AuQfUlirungsfceispiels, Fi]. J eir: elektrisches Gchaltschema eines dritten

Auefihrungsbeispieles,

Fir. -; eir. elektrische.¹? Schaltschema eines vierten Ausfuhrungsbeispieles.

I:: J¹Ij. I cieht man, daß eine Selbstinduktivität 1 in ..."erie :r.iv eiiie::; "..'iderstand 7 einer Diode 6 und einem Transistor .1 ::v:ir,chen die Anschlüsse einer Spannungsquelle geschaltet irt. Zi:. :io::de:.Ga;or 4, der in Serie mit einer Diode 5 ge-

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BAD ORIGINAL

schaltet ist, bildet mit dieser Selbstinduktivität 1 einen Schwingkreis. Eine Primärwicklung 3&, einer Zündspule 3 ist parallel zu der Diode 5 geschaltet,und eine Sekundärspule 3]3 ist entweder, im Falle eines Einzylindermotors, direkt mit einer Zündkerze oder, im' Falle eines Mehrzylindermotors, mit einem nicht gezeigten Verteiler verbunden, welcher die Hochspannung entsprechend der Zündfolge auf die Zündkerzen verteilt. Diese Vorrichtung funktioniert wie folgt: Wenn das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung, das im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus dem Transistor 2 besteht, leitend ist, fließt ein bestimmter Strom über den Widerstand 7, die Diode 6, die Selbstinduktivität 1 und den Transistor 2, wobei letzterer aufgrund einer Spannung, die an seine Basis gelegt wird, und die von einer nicht gezeigten Steuervorrichtung kommt, welche mit der Drehung des Motors gekoppelt ist, in leitendem Zustand ist. Wenn der Transistor plötzlich in den nichtleitenden Zustand übergeht, beginnt der aus der Selbstinduktivität 1 und dem Kondensator 4 bestehende Schwingkreis während eines Viertels der Schwingungsperiode zu schwingen, wobei der Kondensator 4 über die Dioden 5 und 6 aufgeladen wird, und wobei die Schwingungen anschließend durch die Dioden verhindert werden und die kinetische Energie in der Selbstinduktivität in Form von Spannung in dem Kon-

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densator H- gespeichert wird. Wenn man für die folgende Zündung den Transistor 2 leitend macht, wird die Primärspule Ja mit einer Spannung gespeist, die gleich ist der um die Speisespannung vermehrten Spannung des Kondensators 4, Gleichzeitig beginnt der Strom aufs neue, in der Selbstinduk-■ tivität 1 zu fließen.

Es ist noch zu sagen, daß die Selbstinduktivität 1 aus der Spule eines elektromagnetischen Einspritzventiles bestehen kann. In diesem Falle löst der Impuls zum Beginn der Einspritzung, der an die Basis des Transistors 2 gelegt wird, gleichzeitig zum einen die Einspritzung aus, indem er die Spule eines Einspritzventiles erregt, das z. B. dem Zylinder Nr. 1 eines Vierzylindermotors entspricht,und zum anderen die Zündung des Zylinders Nr. 4 desselben Motors, wobei angenommen ist, daß in diesem Fall der Zylinder Nr. 1 sich am Beginn der Ansaugphase befindet, während der Zylinder Nr. 4 sich im Moment der Zündung befindet. Es ist offensichtlich, daß in diesem Fall die Dauer des Impulses an der Basis des Transistors 2 der Dauer der Einspritzung entsprechen muß, die durch die Erregung der Spule 1 hervorgerufen wird, und sie wird durch eine nicht gezeigte, an sich bekannte elektronische Vorrichtung bestimmt, die mit der Basis dieses Transistors 2 verbunden ist.

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ORIGiNAL INSPECTED

1 8 π η q 3

In dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 wurde ein Thyristor 8 in dem Schaltkreis der Primärwicklung jte der Zündspule vorgesehen, wobei dieser Thyristor 8 das

\ Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung darstellt, ι

In diesem Falle wird die Zündung nicht gleichzeitig mit der Erregung der Spule des elektromagnetischen Einspritzventiles durch das Leitendwerden des Transistors 2 ausgelöst, sondern eine bestimmte Zeit später durch einen Impuls zur Steuerung der Zündung, welcher an die Steuerelektrode dieses Thyristors δ gelegt wird, und der von einem nicht gezeigten Impulsgeber kommt.

Im Gegensatz hierzu wurde in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. J> ein Thyristor 9 vorgesehen, welcher die Diode in den Ausführungsbeispielen nach den vorhergehenden Figuren ersetzt. Das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung fällt damit auis neue mit dem Transistor 2 zusammen. In diesem Fall wird die Zündung durch das Leitendwerden des Transistors 2 ausgelöst, während die Einspritzung eine bestimmte Zeit später durch einen Impuls ausgelöst wird, v/elcher der Steuerelektrode des Thyristors 9 zugeführt wird und welcher von einem nicht gezeigten Impulsgeber kommt. Die Dauer der Einspritzung entspricht dann der Zeit zwischen dem Leitendwerden des Thyristors 9 und dem Nichtleitendwerden des Transistors 2.

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Unter bestimmten Bedingungen kann es vorteilhaft sein, nur einen Teil der gespeicherten Energie Tür die Zündung zu verwenden und den anderen Teil durch die Spule einer elektromagnetischen Einspritzdüse zu schicken. Hierzu sieht man, wie in Fig. 4 gezeigt, einen zweiten Kondensator 10 mit einer Diode 11 parallel zu dem ersten Kondensator mit seiner Diode 5 vor. Die kinetische Energie in der Selbstinduktivität 1 wird dann, nach dem Niehtleitendwerden des Transistors 2, in einer viertel Schwingungsperiode in den zwei Kondensatoren 4 und 10 gespeichert. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird ein Thyristor 12 mit einem seiner Anschlüsse zwischen der Diode 11 und dem Kondensator 10 und mit seinem anderen Anschluß zwischen der Selbstinduktivität und der Diode 6 angeschlossen. Bei dieser Schaltung wird beim Leitendwerden des Transistors 2 eine Zündung durch die Entladung des Kondensators 4 über die Primärspule Ja der Zündspule ausgelöst. Gleichzeitig stellt sich ein stationärer Strom in der Spule 1 einer elektromagnetischen Einspritzdüse ein, der in diesem Fall nicht ausreicht, um eine Einspritzung auszulösen. Erst eine bestimmte Zeit später, wenn der Thyristor 12 duroh einen Impuls, der aus einer nicht gezeigten Vorrichtung kommt, leitend wird, und der von der Entladung des Kondensators 10 herrührende Stromstoß dem stationären Strom

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ORIGINAL INSPECTEB

überlagert wird, wird der Beginn einer Einspritzung bewirkt, wobei dann der stationäre Strom ausreichend ist, um di« Einspritzdüse bis zum Nichtleitendwerden des Transistors 2 ge-• öffnet zu halten. .. \.

Es ist offensichtlich, daß die letztbeschriebene Schaltung abgeändert werden kann, indem man den Thyristor 12 wegläßt und einen anderen Thyristor zur Steuerung der Zündung in dem Kreis der Primärwicklung Ja der Zündspule vorsieht, wie z.B. in Fig. gezeigt ist, oder indem man zwei Thyristoren vorsieht, wobei ■ der eine zur Auslösung der Zündung dient und der andere zur Auslösung einer Kondensatorentladung, die den Beginn einer Einspritzung steuert.

Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen, bei denen die Energie in der Spule einer Einspritzdüse im Moment der Unterbrechung direkt in eine andere Einrichtung als einen Kondensator geschickt wird, wie z.B. in die Primärwicklung der Zündspule. In diesem Fall wird jede Zündung durch die Beendigung jeder Einspritzung ausgelöst und es gibt keinen Zeitabschnitt der Speicherung und keine Auslosung der gespeicherten Energie zwischen dem Ende der Einspritzung und dem Zündpunkt.

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Alle in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Angaben und Merkmale werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik: neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

- Ansprüche -

Claims

Ansprüche

1. Zündvorrichtung für Motoren mit Fremdzündung, die eine Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung und ein Halbleiterelement, dem ein elektrischer Impuls, um die Zündung auszulösen, zugeführt wird, umfaßt sowie einen Verteiler., um die Hochspannung der Sekundärwicklung der Zündspule-entsprechend der Zündfolge auf die Zündkerzen zu verteilen, g e k ennz e i c hne t durch eine Selbstinduktiyitäfc (1), deren bei der Unterbrechung ihres. Stromfluss.es frei werdende Energie in mindestens einem parallel zu ifrP geschalteten und mit ihr einen Schwingkreiß bildenden Kondensator (4, IQ) gespeichert wird, der dyrch zwei pipden (§., 6) daran gehindert wird, sich über die Selbstinduktivitäfe (I^ zu entladen, wobei die Unterbrechung der Seibgtinduktiyität (1) durch einen Transistor (2) gesteuert WiPd₄, dessen ga.§i§ der Impuls zur Unterbrechung züge führt wird und wQbe.i d Zündspule (3) so geschaltet; ist;, d^g bei ^iedem I dem Halbleiterelement (2, 8) zur Steuerung der· %

OHlGiiSJAL INSPECTED

zugeführt wird, der Kondensator (4)'sieh über die Primärwicklung (5a) der Zündspule (5) entlädt.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktivität (1) durch die Spule einer elektromagnetischen Einspritzdüse gebildet wird, die in Reihe mit einem Widerstand (7), einer Diode (6) und einem Transistor (2) zur Steuerung der Einspritzung geschaltet ist, und daß der Kondensator (4) einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (7) und der Diode (6) und andererseits über eine zweite Diode (5) mit dem "Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktivität (l) und dem Kollektor des Transistors (2) verbunden ist, wobei die Primärwicklung (5a) der Zündspule mit den Anschlüssen der zweiten Diode (5) verbunden ist und daß das Halbleiterelement; zur Steuerung der Zündung mit dem Transistor (2) zur Steuerung der Einspritzung zusammenfällt, so daß jeder Impuls, der die Basis dieses Transistors (2) erreicht, gleichzeitig eine Einspritzung und eine Zündung auslöst.

p. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze i chnet , daß das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung aus einem Thyristor (8) besteht, der

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zwischen die Primärwicklung 0a) der Zündspule (j5) und den Transistor (2) geschaltet ist, wobei ein an die Steuerelektrode dieses Thyristors (8) gegebener Impuls die Entladung des Kondensators (4) über die Primärwicklung (3a,) der Zündspule (3) auslöst, nachdem ein auf den Transistor (2) zur Steuerung der Einspritzung zugeführter Impuls die Einspritzung ausgelöst hat.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seibetinduktivität (1) aus der Spule einer elektromagnetischen Einspritzdüse besteht, die in Reihe mit einem Widerstand (7), einem Thyristor (9) zur Steuerung der Einspritzung und einem Transistor (2) zur Unterbrechung des Stromes durch die Selbstinduktivität (1) geschaltet ist, wobei ein Kondensator (4) einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (7) und dem Thyristor (9) und andererseits über eine Diode (5) mit dem Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktivität (1) und dem Kollektor des Transistors (2) verbunden ist, und daß die Zündspule (3) mit den Anschlüssen der Diode (5) verbunden ist, und das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung mit dem Transistor (2) zur Unterbrechung des Stromes durch die Selbstinduktivität (1) zusammenfällt, so daß jeder Impuls, der die Basis des Transistors (2) erreicht, durch die Entladung des Kondensators (4)

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über die Primärwicklung (^a) der Zündspule (3) eine Zündung auslöst, und daß jeder Impuls, der in die Steuerelektrode des Thyristors (9) eingegeben wird, eine Einspritzung auslöst, nachdem der Impuls auf den Transistor (2) die Zündung ausgelöst hat.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweiter Kondensator (10) und eine Diode (11) in Reihe parallel zu dem ersten Kondensator (4) und seiner Diode (5) geschaltet sind, und daß der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Kondensator (lO)und seiner Diode (11) unter Zwischenschaltung eines Thyristors (12) mit dem Verbindungspunkt zwischen der Selbstinduktivität (1) und der mit ihr in Reihe geschalteten Diode (6) verbunden ist, und daß das Halbleiterelement zur Steuerung der Zündung mit dem Transistor (2) zur Unterbrechung des Stromes in der Selbstinduktivität (1) zusammenfällt, so daß jeder Impuls, der in die Basis des Transistors (2) eingegeben wird, durch die Entladung des ersten Kondensators (4) über die Primärwicklung (3a) der Zündspule (3) eine Zündung auslöst, und daß jeder Impuls, der in die Steuerelektrode des Thyristors (12) eingegeben wird, durch die Entladung des zweiten Kondensators (10) über die Spule (1)

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der elektromagnetischen Einspritzdüse eine Einspritzung bewirkt, nachdem der Impuls auf den Transistor (2) die Zündung ausgelöst hat.

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