DE2145285B2 - Spulenzuendanlage fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

aachfolgenden üllnen des Stromumehiechungssthal icrszu erhalten.

Bei einer Spulenzündaniage beginnt en Zündfunke fci einer Zündkerze mit einer gewissen Aufangssiiomguirke. die davon abhangig ist, weicher Ladestrom im Augenblick der Unterbrechung durch die Zündspule ließt. Im Verlauf der Brennzeit vom Zündfunken sinkt die anfängliche r-'unkenstromstarkc ungelahi linear mit der Zeit bis auf Null ab. wöbe die in der Zündspule aufgespeicherte Lnergie erschöpft und die Induktivität ι der Zündspule entladen wird. Die Brenndauer eines Jündfunkens, und somit auch die Lntladezei der Induktivität, liegen bei Spuieuzundanlagen bei voller Jiroiiifiußhühe in der Größenordnung einer Millisekunde. Zum Lntzünden von Brenngemisch in einem Zv- ^] Under der Brennkraftmaschine ist die anlanghche Siromsiärke im Zündfunken wichtig. Bei genügender Stromstarke wird das Brenngemisch innerhalb von fcochsiens 0.2 ms voll entzündet. I alls Jas Brenngemisch nach Ablauf dieser Zeil noch mein brennt, kann : (s von dem auslaulenden lesiiichen "Schwanz" des y.ündfunkens mit niedrige er Stromstärke auch nicht mehr entzündet werden. Dieser »Schwan/', ist überflüssig und kann abgeschafft werden, ohne dal* Nachteile dadurch entstehen. Wenn de Unterbreche nach Ablauf Vt)H 0.2 bis 0,25 ms nach dem Öi'ltien wieder geschlossen wird, wir·! dadurch de noch brennende und Dicht mehr iienöugte Zündlunke abgebrochen Die in der induktivität tier Zündspule auigcspeicherie und nur Him Teil iur den Kürzeren Zündfunken veorauchte elektrische Lnergie bewirkt einen sehr schnellen VViederanstieg vom Ladestrom, so ciaii bis /um n;n.h-Mcn ZüiKÜLiiiken wieder ein hoher Mrom in der Zunti- !,pille fließt und tier nächste I unke wieder in voller Stärke ev.cugt wird, auch we:ii die Siiomflußzeit nur kurz war.

Obwohl ein so gestalteter Unterbi 'echungsschaliei mich mit mechanischen Mitteln mehl unmöglich, ist. er Scheint es zweckmäßiger, ihn elektronisch auszuführen, weil dann glechzeilig auch der störende Lnhibogeii bei Unterbrechern beseitigt wird. Line Sironiuntei brechung mittels einer elektronischen Unierbrecheranord niing schlägt z.B. die US-PS 33b3bl") voi¹. In diese US-Patentschrift ist, im Gegensatz /u de voi hegenden .erfintlungsgemäßeu Anlage, eine solche Uimensiomeruiig der Anordnung vorgesehen, daß sie den Stromkreis eis¹, nach Beendigung des Zundlunkens wieder schließt {.Spulte 2, Zeilen ib bis 41). Dies entspricht dcn\ gegenwärtigen Stand der Technik. Der lirl'iiidiing dein der I 'S-PS 3 3 b j υ 1 5 beschriebenen Unte'brechiings schalters hai zwar den durch die vorhegende Lrlindung gegebenen weiteren technischen i-ortschriti mehl ms Auge gelaßt, icdoch isl eine Iur die Verwirklichung der vorliegenden Lrfmdtmg erlorderiiche küizeic (Mi nungszeit auch mil solchem I 'nicrbiechungsschalier bei entsprechender andere' Dimensioiueriing möglich (Sp. J, Zeilen bb bis b8).

Die Alt und Konstruktion dei I mcibrcchuiigsscliai ter ist jedoch nicht Gegenstand de l.rlindung. Im Aus fuhrungsbeispicl wird cmc tier möglichen praktischen Ausführungen eines elektronischen Schalters lediglich zum Zweck der Demonstration gezeigt. De mn der erfindungsgemäßen Zündanlage erziehe Voriei ι·ι steht darm, daß die Zündfunkenstärke eine t rl'indungs gemäß ausgestalteten Spulenzündaniage in ticgcnsaiz zu den üblichen Spulenz.üiidanlagen auch in tie: honen Drehzaiilbereichen von Brennkraftmaschine', uiiver mindert bleibt. Dadurch wird ein bessecs \ erbi einen

von Brenngemisch in den Motoreizv !indem. Zv lindern tier Brennkraftmaschinen. Herabsetze.! von schädlichen Abgasen und Kralisloffersparnis durch bessecs Ausnutzen erreicht.

Im folgenden wird die erUndungsgcmaßc /uniianiage und ihre Vorteile an Hand der ZecTiv.ing anschaulich erklärt.

I i g. 1 zeigt den l.adestromverlauf in einer Zündspule einer bisher üblichen Spulenzündaniage (ohne elm dungsmaßiger Ausgestaltung) be niedrig·.·!! Brennkratimaschinendreh/uhlen. Im Zeitpunki 2 wird der Unterbrecherkontakt geöffnet, im Zeitpunkt 3 geschlossen, und bleibt geschlossen bis zum nächsten Zeilpunkt 2. In der Zeitspanne zwischen 3 und 2 kann der elektrische Strom in der Zündspule be gegebenen Spesebaitenespannung. Zundspuleiiinduki iv it.- > und Zündspulenwiderstand eine Stromsiär-.e fi erreichen. Der Siroimerlauf ist mit 5 bzeichnct:

I ι g. 2 zeigt dasselbe wie l· ι g. 1. im gie then Mali stab bei einer höheren Brennkralimascl· ncndreh/,·.! '■!. Die Zeuspanne von 1 bis 2 lsi |et/l kn./vr. und .ie Stioiii 5 kann die SMomsiarkc b nicht mehr en eiche;. Wein die Brennkranmaschmeith'eh/ahi weite eh.>h: w ird. sinkt tier Strom 5 noch mehl' ab. au! einen kleber Bruchteil von Stromstärke b :

I i g. 3 /citM dasselbe wie 1 ι g. 2. im .:^:..eiei Maßstab, bei gleicher Brennkraltmaschine'idi e./.ihi wie :■ tier 1 ι g. 2. jedoch mit Verwendung einer erluuliing·- mäßigen Anordnung. Die Zeitspanne von 2 his > ist S₁. s»-eil vekür/;. daß nur en Teil tie ir. de Zündspule aufgespeicherten Lnergie m den Zundluiikcr. abthc-ßt. Die in der Spule verbleibende i'.nergie bewirkt einen '.teilen Wiederanstieg von ' adesiiom 5 De Snom τ kann w ietler die volle Stromstärke b e reichen, und wirii sie auch dann noch erreichen, we : die Brenn krallmaschinendrehzahl nochmals \ertl.''i;iclt v, .:i\L

I ι g. 4 zeigt im Zeillupenmaßslab tie: z'.unthunkcn strom 7. der den Bedingungen von I ι g 1 einspricht up;! eine Siromsiärke 8 erreicht. Piiiki i von I ig. i heg' bei diesem Maßstab außerhalb der Zeichnung:

I ι g.5 /egi dasselbe wie I ι g. 4 hei Bedingungen von I ι g. 2 im gleichen Zeitlupenniaßsiab wie I ι g. 4 De Zeitpunkt 3 von I i g. 2 liegt hier innerhalb tier Zeichnung. Der Zundltinkenstiom en eicht mehl mehr the Stromstärke 8 und sinkt bei weuerer 1 rlioliiing de Brennkraiimaschmendreh/ahl noch wt'iie herab unter gleichzeitiger weiterer Verkürzung ,inch von Zuiuhnn kenbrenndauer. lim sicheres l'ntzündeu von Li'ennge misch ist fraglich;

ί' ι g. b zeigt dasselbe w ic Ι·' ι g. ~>. im ;:lt: hen /elin penmaßsiab. hei Bctiingungei von I ι g. i. .Ko mn Ve' Wendung erfiiidi.mgsgemäßer Anordnung Der /und Uinkeistromfluß umlaßl /war cmc kui/e'c Zeispanne. ti.is Brenngemisch wirt! aber mit Siehe Iv, ι: gin cni/iintlet, weil der Zündfuukenstiom die volle, hohe Snom starke H hat. Auch bei eine' weiteren Veuiopphmg der Brennkrafimaschinendreh/ahl bleibi de /'undlunkensii omv erlauf genau gleic'n. mn gleiche Stromstärke untl gleicher Zettlauer;

■ L ι g. 7 /egi als ein Bespiel eine tier möglichen Aus hihrungen einer crfindungsgemaßei Anordnung. Mit 10 isl die Zündspule, ni: 11 der Stromunicrhrecher einer ubiichen Spulen/ündaiilage mit 12 der in leder Spulen/undanlage vorhandene Kondensatoi' bezeich- > in-;. Be einer üblichen Spuleiizündanlagc, ohne Ve wentlung der Lrfmdung, ware der Uniebrecher 11 direkt an den Anschluß 1 der Zündspule 10 angeschlos sei. Am Punkt 15 hegt die Speisesuoiiui'.ieile. sowohl

bei einer üblichen, als auch bei der eiTindungsgemaßen Ausführung. Der Anschluß 4 der Zündspule IO liefen die Spannung für die Zündkerzen. Der I inierbrechcr wird ;\m Anschluß 1 der Zündspule 10 durch eine erl'indungsgemaüe Anordnung 13 ersetzt. Der Unterbrecher s 11 wild in diesem Beispiel als Impulsgeber liir die Anordnung 13 mitverwendet, jedoch kann statt dessen auch eine andere Steuereinrichtung benutzt werden. Der Transistor 14 übernimmt die Schalterfunktion. Im Ruhezustand ist er stromlcitend. Sobald an den Anschluß 16 ein Steuerimpuls von dem Unterbrecher 11 oder von einem anderen Geber ankommt, wird der Sehalitransisior 14 gesperrt, der Stromfluß in der Zündspule 10 unterbrochen, und die Zündspule erzeugt die Zündfunkenspannung am Anschluß 4. r.rfindungswird der Schalttransisim 14 wieder stromleitend noch bevor die gesamte in der Induktivität von Zündspule 10 aufgespeicherte l.ncrgie verbraucht wird. Dadurch wird der Zündfunke abgebrochen und die verbliebene Knergie bewirkt einen raschen Stromwiedei anstieg in der Zündspule 10. Die Dauer der Stromunterbrecliung kann in weilen Grenzen durch entsprechende Wahl des Wertes von Kondensator 17 eingestellt werden. Sie ist von der Höhe der Speisespannung fast unabhängig. Bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinendrehzahlen ändert sich die Dauer der Slromun lerbrechung nicht.

Da diese Schaltung für sich nicht Gegenstand dei f'ifindung ist, wird ihre l'unktionsweise im einzelner mehl naher beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spulen/ündanlage für eine Brennkraftmaschine. |>ci der die zur Erzeugung von Zündfunken in Ziindkerzen verfügbare Zündenergie im Bereich hoher Drehzahlen der Brennkraftmaschine erhühbar ist. mit einer Primär- und Sekundärwicklung aufweisenden und die Zündenergie speichernden Zündspule »nd einem Siromunterbreehungssehalier. über den die Primärwicklung der Zündspule mit einer Stromquelle verbindbar ist. nach dessen Schließen ein die 7-ündenergie erzeugender Strom durch die Primärwicklung fließt und bei dessen Öffnen durch Unterbrechung des Stromflusses durch die Primärwicklung mittels der verfügbaren Zündenergie ein Zündfunke zwischen den Elektroden der mit der Sekundärwicklung verbundenen Zündkerzen hervorgerufen wird, wobei der Betrag der verfügbaren Zutidenergie von der Größe des beim Öffnen des Strom-Unterbrechungsschalters die Primärwicklung durchfließenden Stroms abhängt und wobei zur Erhöhung dieses Stroms und damit zur Erhöhung der im Bereich hoher Drehzahlen der Brennkraftmaschine zur Erzeugung der Zündfunken verfügbaren Ziind- ²-> energie der Siromunterbrechungsschalter nur eine sehr kurze Zeil offen bleibt und sehr bald nach dem Öffnen wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließung des Stromunterbrechungsschalters (14) noch vor dem Verlösehen des Zündfunkens zwischen den Elektroden der Zündkerzen erfolgt, um die Brenndauer des Zündfunkens zu verkürzen und dadurch nur einen Teil der verfügbaren Zündenergie für den Zündfunken zu verbrauchen und um mittels des nicht verbrauchten Teils der verfügbaren Zündenergie einen schnellen Anstieg des Stromflusses durch die Primärwicklung nach dem Schließen des Stromunterbrechungsschaltcrs (14) zu bewirken und dadurch einen hohen Wert des Stromflusses durch die Primärwicklimg beim nachfolgenden Öffnen des Stromunterbrechungsschalters (14) zu erhalten.

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   Die Erfindung betrifft eine Spulenzündanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der die zur Erzeugung von Zündfunken in Zündkerzen verfügbare Zundenergie im Bereich hoher Drehzahlen der Brennkrafimasehine erhöhbar ist, mit einer Primär- und Sekundärwicklung aufweisenden und die Zündenergie speichernden Zündspule und einem Stromunterbrechungssihalter, über den die Prinärwicklung der Zündspule mit einer Stromquelle verbindbar ist, nach dessen Schlie-(Jen ein die Zündenergie erzeugender Strom durch die Primärwicklung fließt und bei dessen Öffnen durch Unterbrechung des Stromflusses durch die Primärwickliing mittels der verfügbaren Zündenergie ein Zündfunke zwischen den Elektroden der mit der Sekundarwick- ^⁰ lung verbundenen Zündkerzen hervorgerufen wird, wobei der Betrag der verfügbaren Zündenergie von der Größe des beim Öffnen des Stromunierbrechiingsschaltcrs die Prinärwicklung durchfließenden Stroms abhängt und wobei zur Erhöhung dieses Stroms und damit zur Erhöhung der im Bereich hoher Drehzahlen der Brennkraftmaschine zur Erzeugung der Zündfunken verfügbaren Zündenergie der Siromunlerbrechungsschalter nur eine sehr kurze Zeit olfen bieim und sehr bald nach dem Öffnen wieder gescniossen u nu
   Für die Funktion von Brennkraftmaschinen ist es er j._i:..u ..ir, Rronni'pmiM'h in den Z\ lindern um

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   Brennkraftmaschinen in jeweils in bezug auf Futikn.msz\klusablauf von Brennkraftmaschinen genau ik!inerten Zeitpunkten zu entzünden. Zu diesem Zweck -λίγο üblicherweise ein elektrischer Zündlunkc in e;:,er Zündkerze mittels einer Zündanlage erzeugt, der geinigend stark sein muli, um das Brenngemisch schnell /,; enuünden.

   Die meistverbreiteten Zündanlagen sind Spulenzutuianlagen, welche im wesentlichen aus einer an eine elektrische Batterie über einen Stromunterbrecher angeschlossenen Zündspule bestehen. Solange der I nteibrecher geschlossen ist. fließt durch die Zündspule er; elektrischer Strom. Beim Öffnen des Unterbrechers wird dieser elektrische Strom unterbrochen und <>,v _::i der Induktivität der Zündspule durch den Sin--miinls aufgespeicherte elektrische Energie verursacht ■ -11 i ■..-! ι -. ,Innungsanstieg, der in einer Zündkerze einen ekkirischen Zündfunken erzeugt, über den die aulges;n,-cherte Energie abfließt.

   .Spulenzündanlagen sind einfach und robust. Ihnen sind iedoeh schwerwiegende Nachteile eigen Der wichtigste Nachteil besieht darin, daß die Zündfunkenstärke mit steigender Drehzahl der Brcnnkrafimaschi nc sinkt. Dies ist durch die Wirkungsweise der Spule:, Zündanlage bedingt. Um eine bestimmte Energie m der Induktivität aufzuspeichern, ist in ihr eine bestimmte Stromstärke erforderlich. Die mögliche Spnzensimn, stärke hängt unter anderem von der Zeit ab. in welche: eine entladene Induktivität an die elektrische Span nungsquelle angeschlossen bleibt. Bei niedrigen Dielizahlen der Brennkraftmaschine bleibt der Unterhieeher lange genug geschlossen, und der Strom kann genügend noch ansteigen. Mit Erhöhung der Drehzahl wird die Stromflußzeil kürzer und der erreiclitiure Spilzenstrom sinkt, wodurch der Zündfunke schwächer wird.

   Es ist bekannt. Spulenzündanlagen durch Einfügen eines Transistors /wischen die Zündspule und den Unterbrecher in sogenannte Transisior-Spulen/ündankigen umzuwandeln. Dadurch werden vor allem zwei andere Nachteile von .Spulenzündanlagen eliminiert, nämlich der Abbrand von Unterbrecherkontakten und die Ungenauigkeiten in jeweiligem Zündzeilpunkt, die ansonsten durch eine Lichtbogenbildung /wischen den Unieibrechcrkoiuakten entstehen. Jedoch sinkt auch in dieser Zündanlagenart die Funkenstärke mit Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine im gleichen Maß ab. wie bei normalen Spulcnzündanlagen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige, unverminderte Zündfunkenstärke von SpLilenzündanlagen bei verschiedenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu erreichen.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Schließung des Stromunterbiechungsschalters noch vor dem Verlöschen ties Zündfunkens zwischen den Elektroden der Zündkerzen erfolgt, um die Brenndauer des Zündfunkens zu verkürzen und dadurch nur einen Feil der verfügbaren Zündenergie für den Zündfunken zu verbrauchen und um mittels des nicht verbrauchten Teils der verfügbaren Zündenergie einen schnellen Anstieg des Stromflusses durch die Primärwicklung nach dem Schließen des Stromunterbrechungssehallers zu bewirken und dadurch einen hohen Wert des Stromflusses durch die Primärwicklung beim