DE2002310A1 - Ignition system for internal combustion engines with alternator - Google Patents
Ignition system for internal combustion engines with alternatorInfo
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Description
R. 9752 ¥s/Hf
15-1.1970R. 9752 ¥ s / Hf
15-1.1970
Anlage zurAttachment to
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Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit WechselstromgeneratorIgnition system for internal combustion engines with an alternator
Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Kondensator, der durch einen Wechselstromgenerator geladen und im Zündzeitpunkt durch ein elektronisches Schaltelement über die Primärwicklung einer Zündspule entladen wird, an deren Sekundärwicklung eine Zündkerze angeschlossen ist»The invention relates to an ignition system for internal combustion engines with a capacitor, which is driven by an alternating current generator charged and at the ignition point by an electronic Switching element is discharged via the primary winding of an ignition coil, on whose secondary winding a spark plug connected"
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Robert Bosch GmbH R. 9752 Vs/HfRobert Bosch GmbH R. 9752 Vs / Hf
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Bei derartigen Zündanlagen ist es erforderlich, das elektronische Schaltelement - zumeist einen Transistor oder einen Thyristor bzw. Triac - im Zündzeitpunkt durch eine Steuerspannung stromleitend zu machen. Es ist bekannt, die zu diesem Zweck erforderliche Steuerspannung an einer Batterie oder einem Generator abzunehmen und sie im Zündzeitpunkt durch einen mechanischen oder elektronischen Steuerschalter an die Steuerelektrode des Transistors oder des Thyristors anzulegen. Es ist ferner bekannt, die Steuerelektrode eines Thyristors an einen magnetischen Impulsgeber anzuschließen, der im Zündzeitpunkt einen Spannungsimpuls abgibt, der den Thyristor stromleitend macht.In such ignition systems it is necessary to have the electronic switching element - usually a transistor or a Thyristor or triac - to make current-conducting at the ignition point by means of a control voltage. It is known to be related to this Purpose of taking the required control voltage from a battery or a generator and applying it to the ignition point to apply a mechanical or electronic control switch to the control electrode of the transistor or the thyristor. It is also known to connect the control electrode of a thyristor to a magnetic pulse generator, which at the ignition point emits a voltage pulse that makes the thyristor conductive.
Diese Lösungen haben Jedoch den Nachteil, daß dabei besondere und zum Teil störanfällige Einrichtungen erforderlich sind um die Steuerspannung zu erzeugen bzw. sie auf die Steuerelektrode des elektronischen Schaltelementes zu schalten.However, these solutions have the disadvantage that they are special and devices that are sometimes susceptible to failure are required to generate the control voltage or to apply it to the control electrode of the electronic switching element to switch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei wechselspannungsgespeisten Kondensatorzündanlagen die Steuerspannung dem Ladestromkreis des Kondensators zu entnehmen und sie ohne besondere Schalteinrichtungen der Steuerelektrode des elektronischen Schaltelementes zuzuführen.The invention is based on the problem of AC-powered Capacitor ignition systems the control voltage to the charging circuit of the capacitor and they without special switching devices of the control electrode of the electronic Supply switching element.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung ein Widerstand vorgesehen, der mit dem vom Wechselstromgenerator aufzuladenden Kondensator in Reihe geschaltet ist und an dem die Steuerspannung für das elektronische Schaltelement abgenommen wird.For this purpose, a resistor is provided according to the invention, which is connected in series with the capacitor to be charged by the alternator and on which the control voltage for the electronic switching element is removed.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bietet ein veränderlicher Widerstand, an dem eine nach Betrag und Phase variable Steuerspannung abgenommen werden kann, die eine Zündzeitpunktverstellung durch die Änderung der Steuerspannung bewirkt.An advantageous further development of the invention offers a variable one Resistor at which a control voltage variable according to amount and phase can be taken, which adjusts the ignition timing caused by the change in the control voltage.
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Robert Bosch GmbH ~ ". '. " R. 9752 Ws/IIf -Robert Bosch GmbH ~ ". '. " R. 9752 Ws / IIf -
Ein Ausführung-steispiel der Erfindung ist. in der Zeichnung dargestellt. Es. zeigt:One embodiment of the invention is. in the drawing shown. It. shows:
Fig. 1 eine, Schaltung einer wechselstromgespeisten Kondensator Zündanlage, für eine. Einzylinder-Zvieitakt-Brennkr aftmaBchine, . . Fig. 1 shows a circuit of an AC-fed capacitor ignition system for a. Single-cylinder dual-cycle combustion engine,. .
Pig. 2 ein Vektordiagramm, der Spannung am Kondensator, am . * ■ Widerstand.und amLadeanker des Generators sowie den Ladestrom und . ,-.„Pig. 2 is a vector diagram, the voltage across the capacitor, am . * ■ Resistance. And on the generator's charging anchor as well as the Charging current and. , -. "
Tig. 5 den seitlichen Verlauf der in Fig. 2 gezeichneten Ströme und Spannungen. ■Tig. 5 shows the lateral course of the line drawn in FIG Currents and voltages. ■
Die in Fig. 1 gezeichnete Zündanlage wird von'einem Hagnetgenerator 1Ö\ gespeist, in dessen Ladewi cklung 11 durch ein von ,: der Brennkraftmaschine angetriebenes Sch\iungrad 12> mit Dauermagneten eine Wechselspannung induziert wird. Die Ladewicklung 11 ist über eine Leitung IJ mit einem Kondensator 14- sowie mit je einem Ende der Primärwicklung 15 und der Sekundärwicklung 16 einer Zündspule 17 verbunden. An die Sekundärwicklung 16 ist ein Zündkabel 18 mit einer Zündkerze 19und an das andere Ende der Primärwicklung 15 eine Leitung 20 mit einem Thyristor 21 anodenseitig angeschlossen. Kathodenseitig ist der Thyristor 21 durch eine Leitung25 mit dem Kondensator 1^- sowie mit einem Widerstand 22 verbunden, der mit dem Kondensator IA- in Reihe, geschaltet und durch eine Leitung,^ an die Ladewäcklung 11 des Nagnetgenerators 10 angeschlossen ist. Die Steuerspannung für die Steuerelektrode 26 des Thyristors 21 ist durch eine Leitung 24 an dem durch die Leitung 23 mit der Ladewicklung 11 verbundenen Ende des Widerstandes 22 abgenommen.The ignition system shown in FIG. 1 is powered by a magnet generator 1Ö \ fed, in its charging loop 11 by one of,: the internal combustion engine driven impeller 12> an alternating voltage is induced with permanent magnets. The charging winding 11 is via a line IJ with a capacitor 14 and with one end each of the primary winding 15 and the secondary winding 16 of an ignition coil 17 is connected. To the secondary winding 16 is an ignition cable 18 with a spark plug 19 and to the other end the primary winding 15 has a line 20 with a thyristor 21 connected on the anode side. The thyristor is on the cathode side 21 through a line 25 with the capacitor 1 ^ - as well as with a Resistor 22 connected, which is in series with capacitor IA-, switched and through a line, ^ to the charging batch 11 of the magnet generator 10 is connected. The control voltage for the control electrode 26 of the thyristor 21 is through a Line 24 to the one through line 23 with the charging winding 11 connected end of the resistor 22 removed.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird in der Ladewicklung 11 den7 Magneto;encrators 10 eine Wechselspannung induziert, dieDuring operation of the internal combustion engine, an alternating voltage is induced in the charging winding 11 of the 7 magneto; encrators 10, which
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Robert Bosch" GmbH . R. 9752 Ws/HfRobert Bosch "GmbH. R. 9752 Ws / Hf
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bei gesperrtem Thyristor 21 in dem Kondensatorladestromkreis mit dem Widerstand 22 einen Strom zur Folge hat, der in seiner Größe und Richtung vom Gesamtwiderstand im Ladestromkreis abhängig ist. Fig. 2 zeigt ein Vektor-Diagramm dieses Stromes und der Spannungen im Ladestromkreis. Der in der Ladewicklung 11 induzierte positive Momentanwert der Wechselspannung U-r ist z.B. 150 V. Diese Spannung Ux hat im Ladestromkreis durch den Widerstand 22 von etwa ^O Jl und den Kondensator 14 von 1/uF einen ihr um etwa 82° voreilenden Ladestrom I^ von etwa 200 mA zur Folge. Die am Widerstand 22 abfallende Spannung U-^ von etwa 10 V liegt mit dem Strom I-r in Phase. Die Spannung U am Kondensator beträgt ca. 148 V; sie eilt der Spannung U^ um 90° bzw. der Spannung U-j- um 8° nach.When the thyristor 21 is blocked, a current in the capacitor charging circuit with the resistor 22 results, the magnitude and direction of which is dependent on the total resistance in the charging circuit. Fig. 2 shows a vector diagram of this current and the voltages in the charging circuit. The positive instantaneous value of the alternating voltage Ur induced in the charging winding 11 is 150 V. This voltage Ux has a charging current I ^ of about 82 ° in the charging circuit through the resistor 22 of about ^ O Jl and the capacitor 14 of 1 / uF about 200 mA result. The voltage U- ^ of about 10 V dropping across the resistor 22 is in phase with the current Ir. The voltage U across the capacitor is approx. 148 V; it lags the voltage U ^ by 90 ° or the voltage Uj- by 8 °.
Der Speicherkondensator 14 wird mit der Frequenz der Wechselspannung Ut der Ladewicklung 11 geladen und entladen. Um an der Zündkerze 19 eine maximale Zündspannung zu erhalten, ist es erforderlich, den Kondensator 14 möglichst im Bereich des Höchstwertes der auftretenden positiven Kondensatorspannung Uq durch den Thyristor 21 über die Primärwicklung 15 der Zündspule 17 zu entladen. Das wird erreicht, indem der negative Betrag der am Steuerwiderstand 22 abfallenden Spannung Uß zur Steuerung des Thyristors 21 verwendet wird.The storage capacitor 14 is charged and discharged at the frequency of the alternating voltage Ut of the charging winding 11. In order to obtain a maximum ignition voltage at the spark plug 19, it is necessary to discharge the capacitor 14 through the thyristor 21 via the primary winding 15 of the ignition coil 17, if possible in the range of the maximum value of the positive capacitor voltage Uq occurring. This is achieved in that the negative amount of the voltage U β drop across the control resistor 22 is used to control the thyristor 21.
In Fig. 3 ist auf der oberen Zeitachse t_* der zeitliche Verlauf des Stromes und der Spannungen im Ladestromkreis der Zündanlage nach Fig. 1 und auf der unteren Zeitachse Jb0 der Verlauf der Steuerspannung U . des Thyristors 21 dargestellt. Da die Steuerspannung U3^. von der Kathodenseite des Thyristors 21 her gemessen wird, hat sie den negativen Betrag der in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Spannung UR am Widerstand Die Steuerspannung U^ wird daher kurzzeitig nach dem Erreichen des Maximums der striclrpunktiert eingezeichnetenIn FIG. 3, on the upper time axis t_ *, the time profile of the current and the voltages in the charging circuit of the ignition system according to FIG. 1 is shown, and on the lower time axis Jb 0, the profile of the control voltage U is shown. of the thyristor 21 is shown. Since the control voltage U 3 ^. is measured from the cathode side of the thyristor 21, it has the negative amount of the voltage U R shown in dashed lines in Fig. 3 at the resistor
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Kondensatorspannung U positiv und erreicht zum Zündzeitpunkt Zzp die Ansprechspannung U von 1,5 Volt des Thyristors 21. Sie steuert diesen sodann augenblicklich in den stromleitenden Zustand. Vie Pig. 3 zeigt, ist die Spannung TJ_ am KondensatorThe capacitor voltage U is positive and reaches the response voltage U of 1.5 volts of the thyristor 21 at the time of ignition Zzp. It then controls this instantaneously to the current-conducting state. Vie Pig. 3 shows is the voltage TJ_ across the capacitor
zu diesem Zeitpunkt noch im. Bereich des Maximums, so daß die volle in ihm gespeicherte elektrische Energie durch den Thyristor 21 über die Primärwicklung 15 der Zündspule 17 entladen wird. Dadurch wird in der Sekundärwicklung 16 der Zündspule 17 eine Hochspannung induziert, die an der Zündkerze 19 einen ersten Zündfunken zur Folge hat. Da im Zeitpunkt der Entladung des Spei eher kondensator s 14 an der Ladewicklung 11 noch eine positive Spannung U-r zur Verfügung steht, wird der jjj Kondensator 14 unmittelbar nach dieser Entladung wieder aufgeladen und in einer Nachzündung IJz mit einem oder mehreren Zündfunken mit rasch abklingender Energie wieder entladen. Sie Ladung und Entladung des Kondensators 14 wiederholt sich mit Qeder Periode der in der Ladewicklung 11 des Hagnetgenerators 10 induzierten Vechselspannung; die Zündung erfolgt daher mit der von der Motordrehzahl abhängigen Frequenz der Generatorspannung. . at this point still im. Range of the maximum so that the full electrical energy stored in it through the Thyristor 21 is discharged through the primary winding 15 of the ignition coil 17 will. This is in the secondary winding 16 of the ignition coil 17 induces a high voltage which is applied to the spark plug 19 results in an initial spark. Since at the time of Discharge of the storage capacitor s 14 at the charging winding 11 if a positive voltage U-r is still available, the jjj Capacitor 14 is charged again immediately after this discharge and discharged again in a post-ignition IJz with one or more ignition sparks with rapidly decaying energy. she Charging and discharging of the capacitor 14 is repeated with Qder period in the charging winding 11 of the magnet generator 10 induced alternating voltage; the ignition therefore takes place with the frequency of the generator voltage, which is dependent on the engine speed. .
Um im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine Überschreitung der zulässigen Steuerspannung am Thyristor 21 zu vermeiden, ist der Widerstand 22 als spannungsäbhängiger Wider- m stand (VDE) ausgebildet. Eine Verstellung des Zündzeitpunktes, z.B. in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Belastung der Brennkraftmaschine wird dadurch erreicht, daß der Widerstand 22 verstellbar ist. Er kann dabei als komplexer Widerstand mit einem ohmsehen, kapazitiven und/oder induktiyeÄ Anteil ausgebildet sein. Durch Veränderung seines Widerstandswertes wird der Betrag und die Phase der Spannung Ujv am Widerstand verändert und damit der Zündzeitpunkt Zzp verschoben, zu dem die St euer spannung U , die Ansprechspannung TJ des Thyristors 21 erreicht. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung auchIn order to avoid in the upper speed range of the internal combustion engine to exceed the allowable control voltage at the thyristor 21, the resistance 22 and resistance is spannungsäbhängiger m stand (VDE) are formed. An adjustment of the ignition point, for example as a function of the speed or the load on the internal combustion engine, is achieved in that the resistor 22 is adjustable. It can be designed as a complex resistor with an ohmic, capacitive and / or inductive component. By changing its resistance value, the amount and the phase of the voltage Ujv at the resistor are changed and the ignition point Zzp at which the control voltage U reaches the response voltage TJ of the thyristor 21 is shifted. It is also within the scope of the invention
108833/0968108833/0968
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möglich, einen Halbleiter, z.B. eine Zenerdiode als Widerstand zu verwenden.possible to use a semiconductor, e.g. a Zener diode, as a resistor.
Bei der konstruktiven Ausgestaltung der Baueleme" se ist es zweckmäßig, Kondensator 14, Thyristor 21 und Wide rstand 22 zu einem auswechselbaren Bauteil zusammenzufassend Gemäß dem Schaltungsaufbau kann dabei der mit der Ladewicklung 11 des Magnetgenerators 10 verbundene Anschluß des Kondensators sowie je ein Ende der Primär- und der Sekundärwicklung der Zündspule 17 an Masse liegen, so daß die Verbindungsleitung zwischen der Zündspule 17, dem Kondensator 14 und dem Magnetgenerator 10 wegfällt.In the structural design of the Baueleme "se it is expedient, capacitor 14, thyristor 21 and wide rstand 22 to to summarize a replaceable component According to the circuit structure, the one with the charging winding 11 of the Magnet generator 10 connected terminal of the capacitor and one end of each of the primary and secondary windings of the Ignition coil 17 are connected to ground, so that the connecting line between the ignition coil 17, the capacitor 14 and the magnetic generator 10 is no longer applicable.
109833/0968109833/0968
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