DE2018057A1

DE2018057A1 - Elektronische Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE2018057A1
Application number: DE19702018057
Authority: DE
Inventors: Jean Les Sables D'Olonne Redis (Frankreich)
Original assignee: Etablissements Jean Redis, Les Sab les d'Olonne (Prankreich)
Priority date: 1969-04-15
Filing date: 1970-04-15
Publication date: 1970-10-22
Also published as: FR2040841A5; LU60696A1; NL7005385A; BE748569A; GB1277359A

Description

PATENTANWÄLTE OIPL..ING. Ή. LEINWEBER dipping. H. ZIMMERMANN

. 8 MUnchen2,(tosenta!7, 2.Auig.

Tei.-Adr. !«Inpat München Telefon (6SH)ZfIf 19

■■'. . ' 'den 15. April 1970

Unser Zalchan

Z/We/Wy/Kg

Etablissements Jean HEDIS, LES SABLKS D¹Ol(ME (Frankreich) Elektronische Zündvorrichtung für Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündvorrichtung für Verbrennungsmotor, die zwischen einen "Unterbrecher od.dgl., dessen 'Öffnungsfrequenz von der Drehzahl des Motors abhängt, und die Primärwicklung der Zündspule eingeschaltet ist.

Die mit dem Anlassen der Verbrennungsmotor verbundenen Schwierigkeiten sind bekannt. Beim Starten wird die einwandfreie Zündung des Brennstoffgemisches durch mehrere ungünstige Faktoren beeinträchtigt, weil die Batterie zu diesem Zeitpunkt den Anlasser, die Zündspule, die Zusatzeinrichtungen usw. speisen muss und andererseits' der mit sehr niedriger Drehzahl umlaufende Generator die Batterie nicht unterstützen kann. Schliesslieh kann der Motor auch kalt sein. Dadurch entsteht an aen Wänden der G-aseinlassleitung eine Kondensation, wodurch das in den Zvlinder eingespritzte Gemisch verarmt wird.· Dies trägt alles dazu bei, den Startv'organg kritisch, wenn nicht, sogar gänzlich unmöglich zu machen, wenn es einmal vorkommt, dass die Batterie teilweise entladen ist.oder dass die Umgebungsbedingungen besonders ungünstig sind. Bei den bekannten

BAD ORIG/NAL -2-

009843/1308

^:- 2

Vorrichtungen dieser Art/entsteht im allgemeinen la;clen Bereichen niedriger Drehzahlen pro Öf£nungsperiode-. aes.teterSreohers nur ein Funke. Dies ist gegegebenenfalls oagenügeöd„ insbesondere ie.ra"der Funken nicht einvandfrei ist ₀ la den Bereichen hoher Drehzahlen genügt zwar ein Funke pro Qi'fnuQgsperiode_r es kommt jedoGß vor, dass bei den bekannten derartigen Vorrichtungen nicht in jeder Öffnungsperiode ein Funken erzeugt wird» Das Gemisch zündet dann nicht und im Motor setzen"-sich" VerbrennungsrüGkstänae: ab. Ausserdeiü enthalten die abgase, de& Fahrsseygs einen hohen Anteil an Kohlenoxid, weil sie nicht völlig verbrannt sind'. Das 'In den bekannten Vorrichtungen enthaltene UnterbrechgrsysteiD sum Steuern des Durchtritts eines Stromes von einigen Amperen, korrodiert folglich trotz der vorgesehenen Schutzeinrichtungen sehr schnell. Dieser Sachverhalt drückt sich durch an--den--Kerzen-erzeugte Funken aus, die nicht mehr den"Eigenschaften genügen, die für eine einwandfreie Zündung des Brennstoffgemisches erforderlich sind. Eine solche Beeinträchtigung lirkt sich "insbesondere- im Bereich hoher Drehzahlen aus und die Leistung des Motors wird dadurch beträchtlich beeinträchtigt.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile auszuschalten und die Leistung der-herkömmiiahen Bin- oder Mehrzylinder-Verbrennungsniotoren insbesondere im Start im Bereich niedriger Drehzahlen und im Bereich hoher Drehzahlen, zu verbessern. Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch auch für die Bereiche niedriger Drehzahlen des Motors_s insbesondere bei einem kalten.Motor. Bei einem kalten Motor-kommt es sehr oft vor/ dass dieser "abstirbt"» Der Fahrer muss dann das System für eine zusätzliche Anreicherung länger betätigen, als bei einem gut angepassten-Zündsystem, und dies ist ein zweiter grosser Vorteil der Erfindung; ein besserer Betrieb im Bereich niedriger Drehzahlen und "Brennstoffersparnis während des Heiaalaufens des Motors« EiH weiterer Vorteil deo elektronischen-Zündsystems gemäss der Erfindung "besteht darin,, dass der Kontaktunterbrecher eine längere lebensdauer, bat,, "weil er einen viel schwächeren Strom steuert und niaht korrodiert.

","■"; .■.'.■-.■■" BAD OBIGINAL-

09843/1-308 - ,'■'

Folglich haben die an den Kerzen erzeugten Funken die für eine einwandfreie Zündung des Brennstoffgenjisches erforderlichen. Eigenschaften. Die Leistung des Motors ist insbesondere inj Bereich ho-, her Drehzahlen verbessert, üusserdein weisen derartige elektronische Vorrichtungen kein dazu parallel-geschaltetes, herkömmliches Zündsystem auf, sind folglich schwer einstellbar und nicht so sicher wie ein doppeltes Zündsystem. Die elektronische Zündvorrichtung geiLäss der Erfindung bringt als industrielles Ergebnis eine . verbesserte Zündung des Brennstoffgemisches; in den Bereichen niedriger Drehzahlen erhält man pro Öffnungsperiode des Unterbrechers eine ganze Folge von Funken und in sämtlichen Bereichen Funicen, die eine einwandfreie und Kontinuierliche Zündung des Brennstoffgeiuisches gewährleisten. Die Betriebsweise des Motors wird aaaurch geschmeidiger.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass aie Zündvorrichtung nacheinander einen Stromkreis zum Inphaseschalten der Xontakte des. Unterbrechers mit'äeiu Öffnungszeitpunkt, einen elektronischen Oszillator bettiiLüiter Frequenz, der selbsttätig abgeschaltet wird bei einer einen behtiimiiten Schwellwert übersteigenden Drehzahl ae^ Motors, einen Stromkreis zum Steuern der Form der erhaltenen Signale, sowie einen Verstärker umfasst, wodurch sich ein Kondensator zum Schutz des Unterbrechers erübrigt.

Der Stromkreis zum Inphaseschalten hat zwei Halbleitereleuente, beispielsweise Dioden.

In einer ersten Ausführungsfori:; erzeugt der elektronische Oszillator im eingeschalteten Zustand während der Öffnungszeiten ■des Unterbrechers oa.dgl. eine Folge von Hechtecksignalen bestimmter Frequenz. Der elektronische Oszillator umfasst einen Unijonetiontransistor.

Geu.äss einer anderen Ausführungsforiii hat der Stromkreis zum Steuern aer Signali oral zwei Transistoren, deren Emitter verbunden sind una über einen Väaerstanä gemeinsam an Masse liegen.

u-ei^äss einer weiteren _Ausführungsforiu enthält der Signalverstärker zwei in Kaskade geschaltete Verstarierstufen und an

■ _4_

009843/1^0 8

.BAD ORIGINAL

20180S7

seinem Ausgang einen Aiuplitudenbegrenzerkreis mit einer Zenerdiode. Weiter enthält er eine in Reihe mit der Zenerdiode geschaltete Diode, die gegensinnig geschaltet ist» ,

AusserdeiD;.-hat die Vorrichtung gemäss der Erfindung Vorzugs·-- weise eines der folgenden Merkmale:

sie ist mit einer herkömmlichen Zündvorrichtung kombiniert* die über einen von Hand betäibigbaren, zweipoligen Umschalter schaltbar ist;

die herkömmliche Zündvorrichtung und die elektronische Zündvorrichtung sind in ei- und denselben Block aus Harz od.dgl. "; eingelagert; .

es sind unterschiedliche Ausführungsformen vorhanden, die sich für Montierungen eignen, bei denen der Pluspol oder der Mi- ■-nuspol der Batterie an Masse gelegt ist. , '"..·'

YJeitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale'der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise aargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine tibersichtsschaltung der Vorrichtung gemäss der Erfindung, '

Fig. 2 eine Darstellung aer Form der Signale an verschiedener} Punkten der Schaltung, und _:

Fig. 3 ein Beispiel der elektronischen Schaltung ge- mass aer ,Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen bisher verwendeten, berkoimulichen Unter» brecher 1., aer - ohne voil Grundgeaanken der Erfindung abzuweichen -durch jedes anaere bestehende Sys ten, ersetzbar ist, das seine Funktion einwandfrei erfüllen kann, Ein Synchronisierungssysteni 2 erzeugt - genau zum erforaerlichen Zeitpunkt - aen Anfang der Folge von Rechtecksignalen. Weiter ist ein Generator 3 für Rechtecksignale vorgesehen, die durch das SynchrOnisierungssysteiii 2 syn- . chronisiert werden und nach ihrer Umformung im Uniformer 4 den Sig-* naiverstärker selbst beaufschlagen aer die Iaoinsignale erzeugt,

■ -5—

■^:. .■■■'■"'" BAD ORIGINAL-

00 9 843/130 8

' die an die Zündkerzen unter der Erfindung genügenden Bedingungen

;' angelegt werden, Eine Batterie 6 speist mit der erforderlichen Spannung die verschiedenen, das System bildenden Elemente. Das System umfasst weiterhin Zündkerzen 8, die nur symbolisch darge-

·. stellt sind, ein mit dem Unterbrecher 1 mechanisch verbundenes Verteilersystem 7, einen Sicherheitskreis 9 und eine von Hand betätigbare Schnellschaltung für einen elektronischen Kreis, der.

• in einen herkömmlichen Stromkreis eingeschaltet ist.

Fig. 2 zeigt bei a Synchronisierungssignale 40; die Zeit T-j . entspricht dem geschlossenen, also passiven Zustand des Unterbrechers und die Zeit T2 dem geöffneten, also aktiven Zustand des Unterbrechers. Bei b sind Rechtecksignale 41 oder 42 dargestellt, die auf dem Niveau des Stromkreises zum Umformen der Signale, entnommen sind. In diesem Fall sina die Signale 40 in die Signale 41 und 42 unterteilt, die Signale höherer Frequenz sind. Bei c ist der Verlauf der Signale auf der Primärwicklung der Zündspule dargestellt. Jedem aktiven Zustand des Unterbrechers entspricht eine ^; Folge von Funken, deren Anzahl in direkter Beziehung mit der Frequenz des Rechteckwellengenerators steht und mit der aktiven Betriebszeit des Unterbrechers oder des entsprechenden Elementes synchronisiert ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zündsystem geiDäss .der. Erfindung. Elemente 14 und 15 sind Synchronisierungseleujente, wie Dioden, die durch ihr Zusammenwirken mit dem Unterbrecher 1 die Hdlbleiterelemente 29 und 13 in einen entsprechenden elektrischen Zustand versetzen können. Ein. Viiderstandselement 17 trägt als passiver Stromkreis zu dieser Synchronisierung bei. Halbleiter 29 und 13, die Widerstanden 10, 11 und einem Kondensator 12 zugeordnet sind, bilden den vorstehend beschriebenen

; Rechteckwellengenerator. Andererseits stellen einander zugeordnete Halbleiter 13 und 19 sowie Widerstände 16, 18 und 20 den Kreis. zum Formen der Signale dar. Die Transistoren 21, 23 und. der Wider-

■ stand 22 sind die Bestandteile eines einer Spule 24 zugeordneten Hochspannungsverstarkers. Der Verteiler und die Zündkerzen sind ■

Ö 0 9 8 k 3 / 1 3 0 8 BAD ORIGINAL

201805?

bei 7 und 8 angedeutet. Die-"Betriebsweise der Einheit ist einfach und im folgenden anhand des Phasenschemas von Fig. 2 und von Fig. 3 erläutert. Nimmt man'den Zeitpunkt T* als Zeitausgang, was genau der Öffnung des Unterbrechers od.dgl. entspricht, ist der Transistor 29 gesättigt und der Transistor 13 sperrt, so dass Strom in die Transistoren 19, 21 und 23 fliessJä, also auch in der Spule 7 Strom vorhanden ist und der Transistor/gesättigt ist. Bei der nächsten Halbperiode wird der Transistor 13 gesättigt und dadurch der Transistor 23 gesperrt, wodurch an den Klemmen der Spule 24 eine Überspannung erzeugt wird, sich also an den Kerzen, ein Funken bildet. Zu diesem Zeitpunkt lädt sich der Kondensator 12 über den Widerstand 10 durch das Produkt aus Widerstand und Kapazität und durch den Lawinenschwellenwert des UnijunctioBtsiansistors 29 während einer bestimmten Zeit auf (Zeit T/ in Fig. 2). Bei Irreichen dieser Schwelle entlädt sich der Kondensator 12 über die Ba- · sis des UnijunGtiontransistors 29 und sperrt den Transistor 13. Letzterer wird erst dann wieder leitend_s wenn der Kondensator 12 seine negative Ladung verloren hat, wodurch auf oben beschriebene Weise der nächste Funken entsteht. Der Zyklus beginnt auf diese ^; Weise wieder, solange derUnterbrecher geöffnet ist.

Bei dem sogenannten herkömmlichen Betrieb mit Hilfe des :Doppelumkehrers 27-27* und des Kondensators 28 wird die"Vorriefe— ; tung wieder auf das bekannte, herkömmliche System zurückgeschaltetv

Ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, sind zahlreiche Abwandlungen möglich, üirstens ist der den Mderstandseleinenten gegebene Mderstandswert von grosser Wichtigkeit für aen einwandfreien Betrieb der Halbleiterelemente. Zweitens kann die Art des Unijunctionoszillators verändert werden und somit die Frequenz der von diesem Oszillator abgegebenen Signale unci der ftert , ^l des vom Unterbrecher gesteuerten Stroms ist regulierbar. Weiter i können im Rahmen der Erfindung der Unijunctiontransistor durch ei—[. ne Zenerdiode geschützt werden oder in diesen Stromkreis an einer | [beliebigen Stelle. Sekundärausgänge eingeschaltet «erden, die öen \ 'Betrieb von Zusatzgeräten des Kraftfahrzeugs gewährleisten«

■' ^r" — -- - - ■---■-.- BADÖRfG'iWAL'

^: 009043/130.8

Claims

7 -

Patentansprüche :

ii lektron is ehe Zündvorrichtung für Verbrennungsmotor, die awischen einen Unterbrecher od.dgl., dessen Öffnungsfrequenz von der Drehzahl des Motors abhängt, und die Primärzündspule eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie nacheinander einen Stromkreis zum Inpbaseschalten der Kontakte des Unterbrechers mit dem Öffnungszeitpunkt, einen elektronischen Oszillator bestimmter Frequenz, der bei einer einen bestimmten Schwellenwert übersteigenden Drehzahl des Motors selbsttätig ausgeschaltet wird, einen Stromkreis zum Steuern der Form der erhaltenen Signale, sowie einen Verstärker aufweist.

j2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . dass der Stromkreis zum Inphaseschalten-zwei Halbleiterelemente, wie z.B. Dioaen, umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Oszillator während der Öffnungszeiten des Unterbrechers od.dgl. im eingeschalteten Zustand eine Folge von Rechtecksignalen vorbestimmter Frequenz erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Oszillator einen Unijunctiontransistor enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, cass der Steuerkreis zwei Transistoren aufweist, deren Emitter üiiteinanaer verbunden und über einen Widerstand gemeinsam an Masse gelegt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverstärker zwei in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverstärker an seinem Ausgang einen Amplitudenbegrenzer mit einer Zenerdioae aufweist.

-8-009843/1308 BADORIGhMAL

21118 D 5f

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 6 oder?* dadurch gekenn- ^[ zeichnet, dass sie eine in Serie mit der Zenerdlode und gegensin-j nig zu dieser geschaltete-Diode aufweist*" _: ^; ■ Γ

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüohe t I)Is 8, dadiurch ■ gekennzeichnet, dass sie mit einer herkömmlichen: Zündirorrlehtung ■ kombiniert ist, die über einen von Handfeetätigbarenyzweipoli- ] gen Umschalter angeschlossen ist. ;,;:;. -.' ;

10. Vorrichtung nach eineiii der Ansprüche 1 bis 9, äadurch I gekennzeichnet, dass sowohl die elektiOnische Eündvorriciitüng I. als auch die herkömmliche Zündvorrichtung- in ein- und denselben: ; Block aus Harz od.dgl. eingelagert sind. t

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüciäe 1 bis .10, dadurch; gekennzeichnet, dass sie für Schaltungen geeignet 1st„ bei denen j der Pluspol der Batterie an Masse gelegtist. ^v , . . j

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch j gekennzeichnet, dass sie für Schaltungen geeignet ist;,bei denen ; der Minuspol der Batterie an Masse gelegt 1st. ■'"'; \ :

BAD ORlGlMAL

0 0 9 8 L -λ Ι 1Λ 0 8

Le e rs e i fe