DE2118754A1 - Impulserzeuger für die Zündung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Impulserzeuger für die Zündung von Brennkraftmaschinen

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    • H03K3/64—Generators producing trains of pulses, i.e. finite sequences of pulses

Description

2119754
Patentanwälte
Dr. Inn. H. Ns
Dipl. Phys. Vv. SJirr.i
8 München 1£r MoxarWr.23
Tel. 5 3815 80
German Ripoll Moran
Hilarion Eslava 33 -
Madrid, Spanien 17# April 19 71
Anwaltsakte M-1556
Impulsgenerator für die Zündung von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator für die Zündung von j
Brennkraftmaschinen. ι
Grundsätzlich besteht der Impulsgenerator aus einer in der Zündanlage einer beliebigen Maschine eingebauten elektronischen Schaltung; besonders jedoch ist diese Einrichtung für die Verwendung in Fahrzeugen geeignet.
Der in Rede stehende Generator ruft bei der Zündung eine Reihe von Funken hervor und ergibt somit eine vollständige Verbrennung des Gemischs, die die verschiedenen Zylinder der Maschine in Bewegung setzt.
Im folgenden soll zunächst kurz auf die Technik eingegangen werden, die bisher zum Zünden des Brennstoffgemischs in den Kompressionsräumen der in Kraftfahrzeugmotoren allgemein anzutreffenden verschiedenen Zylinder verfolgt wurde. Letztlich handelt es
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sich bei der herkömmlichen Zündung um eine Hochspannungs-Zündspule, deren Primärwicklung von dem Gleichstrom einer Batterie gespeist wird. Dieser Stromkreis wird durch die Wirkung von Kontakten unterbrochen, die sich in einem allgemein als Verteiler ("DeI-co") bekannten Mechanismus befinden. Diese Unterbrechung des Stromes ist derart synchronisiert, daß sie in dem kritischen Augenblick maximaler Verdichtung jedes Zylinders erfolgt, so daß eine Überspannung, ein Extrastrom bei der Unterbrechung, auftritt, die, wenn sie in die Sekundärwicklung der Zündspule induziert ) wird, einen Hochspannungsfunken auslöst, durch den das in dem Zylinder komprimierte brennbare Gemisch gezündet wird, sich ausdehnt und somit den Arbeitstakt der Maschine einleitet.
Mit geringfügigen Abänderungen stellt das vorbeschriebene System im wesentlichen die bis heute in den meisten Fahrzeugen angewendeten Anlagen dar. Bei der Auslegung moderner Motoren werden jedoch ständig höhere Kompressionsverhältnisse zugrundegelegt. Dies setzt zwangsläufig die Verwendung von Brennstoffen und speziell Benzinen von hoher Oktanzahl voraus. Derartiges hochoktaniges Benzin neigt weniger zum Detonieren als Brennstoffe niedrigerer Oktanzahl.
In der Tat ist es ratsam und sogar notwendig, für die Motoren vieler gebräuchlicher Fahrzeuge hochoktaniges Benzin zu verwenden, um die Erscheinung der Doppelexplosion zu vermeiden, da diese zu dem bekannten "Klopfen" und dem daraus resultierenden . Leistungsverlust führt.
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Jeder Fachmann weiß, daß auch bei Verwendung richtig gewählten Kraftstoffs und bei exakt eingeregeltem Kraftstoff-Verbrennungsträger-Gemisch nur 4o% des Gemischs in dem Zylinder durch den Funken gezündet werden, der bei der Zündung zwischen den Spitzen der Elektroden überspringt. Die restlichen 60% des Brennstoffgemischs zirkulieren unter Bildung von Turbuljzen im Kompressionsraum und verbrennen bei Berührung mit den vom Funken gezündeten Anteilen; dieser Vorgang kann jedoch nicht eine vollständige Verbrennung des gesamten in den Zylinder eingeführten Gemischvolumens hervorrufen, und als Folge davon bilden sich feste Rückstände, wie Zunder oder Kohle, und toxische Gase wie Kohlenmonoxid.
Wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen läuft, ist das Gemisch reich an Brennstoff und bildet deshalb beträchtlich stärkere Rückstände, falls die Zündung des im Zylinder komprimierten Volumens nicht einwandfrei ist, woraus sich Schäden am Motor ergeben können. Eine stärkere Produktion an toxischen Gasen erfolgt, die durch das Auspuffrohr an die Atmosphäre abgegeben werden.
Auf der anderen Seite kann die Lebensdauer der Unterbrecherkontakte herkömmlicher Zündanlagen zu einigen 2o.ooo Kilometern angenommen werden, da sie einen Strom von etwa 4 Ampere pro Arbeitszyklus des Motors zu unterbrechen haben. Um Funkenbildung im Unterbrecher zu verhindern, ist allgemein ein Kondensator zwischen die Kontakte geschaltet.
In den herkömmlichen Zündanlagen treten häufig Schäden auf. Diese rühren von einem Durchschlag des Kondensators oder teilweise oder ganzer Abnutzung der Unterbrecherkontakte her, verursacht
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durch die Intensität des über sie gehenden Stromes.
Um alle diese Schwierigkeiten und Unbequemlichkeiten zu vermeiden und um ferner den Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen zu erhöhen, wurde der vorliegende Impulsgenerator erfunden. Seine wesentliche Arbeitsweise besteht darin, bei jedem öffnen der Unterbrecherkontakte eine Reihe von aufeinanderfolgenden Funken in jeder der Zündkerzen oder Zündteile zu erzeugen. Gleichzeitig ist die Frequenz dieser Funken höher als bei den herkömmlichen ^ Zündanlagen, und dadurch wird das in jedem der Zylinder komprimierte Gemisch zur Gänze verbrannt. Somit wird die gesamte verfügbare Energie des Brennstoffs ausgenutzt, und gleichzeitig ergeben sich weniger gasförmige oder feste Rückstände.
Die Eigenarten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Impulsgenerators in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser verständlich.
W Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die elektronische Schaltung ,
Fig. 2 erläutert schematisch die Form der elektrischen Schwingung, die die Impulse darstellt, durch welche die in der Schaltung nach Fig. 1 vorhandenen Halbleiterelemente polarisieren.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist der vorgeschlagene Impulsgenerator zwischen die Hochspannungs-Zündspule A und den
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Unterbrecher» (I-l) eingefügt und enthält einen ersten Transistor (T-I), dessen Emitter (E,.) an die Spule A angeschlossen ist. Die Basis (B.) dieses Transistors ist an den Unterbrecher (I-l) angeschlossen. Ferner ist der Kollektor (C.) des Transistors an die Basis (B0) eines zweiten Transistors (T0) angeschlossen, dessen Emitter (E2) an Masse gelegt ist, während der Kollektor (Cg) an die Primärwicklung der Hochspannungs-Zündspule angeschlossen ist.
Man beachte, daß der Kollektor (C0) des Transistors (T-2) seinerseits im Nebenschluß an einen Kondensator (C-I) und Widerstand j (R-I) angeschlossen ist, und diese Schaltelemente sind ihrerseits an die Basis (B^) des Transistors (T-I) angeschlossen. Natürlich ■ sind in jedem praktischen Anwendungsfall die Werte der Kapazität und des Widerstandes von (C-I) und (R-I) in der jeweils bestgeeigneten Weise gewählt»
Andererseits ist in der direkten Verbindung beider Transistoren ein Elektrolytkondensator vorgesehen.
Aufgrund der obigen Beschreibung kann jeder Fachmann die Arbeitsweise der Erfindung anhand der von den Transistoren hervorgerufenen Wirkungen vollständig verstehen; diese Wirkungen sind wie folgt:
Bei Betätigung des Starters mit Hilfe des Zündschlüssels wird zu einem bestimmten Zeitpunkt der Unterbrecher (I-l) geschlossen. Dies ruft eine Gleichspannungs-Polarisierung des Transistors (T-I) hervor, und die am Kollektor (C.) dieses Transistors entstehende Spannung, z.B. 12 Volt, polarisiert die Basis (B„) und J
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den Emitter (E2) des Transistors (T-2), und dies setzt die Primärwicklung der Hochspannungs-Zündspule A unter Strom.
Wenn der Unterbrecher (1-1) sich aufgrund der Drehung des entsprechenden Hebels öffnet, bleibt der Kollektor des Transistors (T-I) auf einer Spannung von null Volt, so daß der Leitpfad (C3) (E-) des zweiten Transistors augenblicklich unterbrochen und dadurch Hochspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule A erzeugt wird.
Gleichzeitig mit dem vorbeschriebenen Vorgang tritt am Kollektor (C2) eine inverse Dämpfungsschwingung auf, die durch den Kondensator (C-I) bzw. den Widerstand (R-I) übertragen wird, bis sie die Basis (B1) des Transistors (T-I) erreicht und diese polarisiert, so daß der Zyklus von neuem beginnt. Dies läuft einige ' Male ab, wie vorgesehen, z.B. sechsmal, während der Zeitspanne, in der die Unterbreaherkontakte (1-1) offen bleiben; wenn sie sich durch die Wirkung der Drehung des sie steuernden Hebels k schließen, schwingt die elektronische Schaltung oder vielmehr der vorgenannte Impulsgenerator nicht, da er direkt den Transistor (T-I) polarisiert.
Die Form der am Kollektor (C-2) erzeugten Schwingung ist in Fig.2 erläutert. Wie man dort erkennt, wird unterhalb des Bereichs OV ein zu der Welle inverser Impuls erzeugt. Obwohl sein Wert nur
klein ist, reicht er aus, um den Transistor (T-I) zu polarisieren und abzuschalten.
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Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, besteht das grundlegende charakteristische Merkmal der anmeldungsgemäßen Einrichtung darin, daß bei jedem öffnen der Unterbrecherkontakte eine Serie von veränderlichen kontinuierlichen Funken auftritt. Diese haben eine höhere Frequenz als der durch Verwendung von bisher bekannten Zündanlagen hervorgerufene Funke.
Es ist somit offensichtlich, daß die Zündung der brennbaren Masse während des Hubes des Kolbens jedes Zylinders kontinuierlich ist, unter fortdauernder Erzeugung von Funken, bis die nächstfolgende Explosion in dem entsprechenden Zylinder entsprechend der vorliegenden Zündbeziehung auftritt. Dieser Umstand vergleichmäßigt das von der Kurbelwelle ausgeübte Drehmoment, und deshalb werden durch diese Wirkung in der Praxis störende Vibrationen und Schütteln des Fahrzeuges beim Betrieb unter ungünstigen Umständen vollständig verhindert. Dies bedeutet, daß es mit einem erfindungsgemäßen Impulsgenerator möglich ist, mit sehr niedrigen Drehzahlen in großen Gängen zu fahren. Naturgemäß vermindert diese Möglichkeit den Brennstoffverbrauch, da es infolge der vollständigeren Brennstoffausnutzung unnötig ist, die Vergaser-Drosselklappe übermäßig zu öffnen, und demzufolge liegt bei gleicher Leistung ein geringerer Brennstoff-Durchfluß vor.
Die Einstellung des Vergasers ist nicht so kritisch wie bei herkömmlichen Zündanlagen, da durch die Vergrößerung der Zeit, in welcher die Zündung der Mischung erfolgt, die Verbrennung vollständig ist.
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Die Lebensdauer der Kontakte ist praktisch unbegrenzt, da die Intensität des durch sie geleiteten Stromes von H Ampe're (normale Zündung) auf 10 mA vermindert ist.
Der herkömmliche Schutzkondensator ist weggelassen, da die Stromstärke niedrig ist, wie im vorstehenden Absatz erläutert, und nicht zum Hervorrufen eines Unterbrecherfunkens ausreicht.
Als eine weitere der mit der vorliegenden Erfindung erhaltenen
günstigen Wirkungen ist die Tatsache zu erwähnen, daß die erhöhte Frequenz in einer höheren Spitzenspannung am Zündspulen-Ausgang resultiert, und dieser Umstand ermöglicht ein gutes Starten des Motors auch bei sehr kaltem Wetter.
Es verdient ferner beachtet zu werden, daß ein weiterer durch den hier beschriebenen Impulsgenerator gebotener Vorteil darin bestehts daß bei einem mechanischen Versagen des Unterbrechers, beispielsweise beim Ablösen eines der Unterbrecherkontakte, der Fahrzeugmotor weiter arbeitet, vielleicht mit einigen Fehloder Frühzündungen. Man wird jedoch ohne weiteres die Reise beenden können, da der Generator kontinuierlich Impulse abgeben und der Hochspannungs-Verteiler die Zündung regeln wird.
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Impulsgenerator für die Zündung von Brennkraftmaschinen» gekennzeichnet durch eine zwischen dem herkömmlichen Unterbrecher und der Zündspule eingefügte elektronische Schaltung mit einem Transistor, dessen Emitter an die Zündspule ange- : schlossen ist, während seine Basis an die Kontakte des Unterbrechers derart angeschlossen ist, daß beim Schließen des Unterbrechers der Transistor über seinen Kollektor einen elektrischen Strom zieht, der über einen Elektrolytkondensator die Basis und den Emitter eines weiteren Transistors polari- ■ siert und dadurch die Primärwicklung der Zündspule mit Strom [ versorgt, und beim öffnen des Unterbrechers der Kollektor des ersten Transistors Spannung verliert und die Kollektor- j Emitter-Strecke des zweiten Transistors unterbricht, so daß Hochspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule induziert wird.
2. Impulsgenerator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- ! kennzeichnet, daß beim Auftreten von Hochspannung in der Zündspule eine inverse Dämpfungsschwingung am Kollektor dee
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- Io -
zweiten Transistors erscheint, die zu einem vom Kollektor des zweiten Transistors abzweigenden RC-Glied geleitet wird, von dem aus Strom zur Basis des ersten Transistors übertragen wird, so daß diese polarisiert und der Zyklus erneut begonnen wird.
DE2118754A 1970-11-05 1971-04-17 Zündanordnung für Brennkraftmaschinen Granted DE2118754B2 (de)

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DE2118754B2 DE2118754B2 (de) 1974-03-14
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