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''Hochspannungskondensator-Zündanlage" Die Erfindung bezieht sich
auf eine Zündanlage mit kapazitiver Zwischenspeicherung der für den Zündimpuls erforderlichen
Energie, insbesondere für Otto- und Wankelmotoren, bei der eine Mehrzahl von parallel
geschalteten, von einer Batterie über eine Ladeeinrichtung aufladbaren Speicherkondensatoren
mit zugeordneten Thyristoren vorgesehen ist, die zeitlich nacheinanderfolgend zur
entladung der Speicherkondensatoren gezündet werden, nach Patent-Nr . (Patentanmeldung
P 21 45 790.9).
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In deiii Hauptpatent ist eine Kondensator-Zündanlage vorgeschlagen
worden, bei der zwn Zwecke der Erhöhung der Zündsici-ierheit, insbesondere bei ungünstigen
Betriebszuständen, wie Teillast und höhere Drehzahlen, eine Mehrzahl (mindestens
zwei) von parallel geschalteten Speicherkondensatoren durch Zündung der zugeordneten
Thyristoren zeitlich nacheinanderfolgend zur Entladung gebracht werden. Dadurch
werden an der
Zündkerze kurz hintereinander mehrere Überschläge
erzeugt, die eine sichere Entflammung des Kraft stoff-Luft-Gemisches im Zylinder
des rotors gewährleisten, so daß auch bei ungünstigen Gemisch- oder Betriebszuständen
Zündaussetzer nicht mehr auftreten können.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist nun darin zu sehen,
bei einer nach dem llåuptpatent ausgebildeten Zündanlage mit zwei Entladekreisen
eine möglichst einfache und wenig aufwendige Anordnung zur Erzeugung eines Zündimpulses
für den Thyristor des zweiten Entladekreises zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
bei einer Zündanlage der eingangs genannten Art it zwei Entladelcreisen der Impuls
zur Zündung des zweiten Thyristors aus dem Entladeinipuls des ersten Entladekreises
gewonnen wird. Geiiiäß einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindung soll
dazu der Steuereingang des Thyristors des zweiten Entladekreises an den elektrischen
Bezugspunkt Null der Anlage angeschlossen sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert.
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Es zeigen Figur 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Zündanlage
und Figur 2 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Spannung auf der Primärseite
der Zündspule.
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In der Zeichnung ist mit 1 eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie,
bezeichnet, aus der die Energie zur Aufladung von Speicherkondensatoren 3 und 4
mittels einer Ladeeinrichtung 2 beispielsweise eines Gleichspannungskonverters,
entnommen wird.
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Den in parallelen Zweigen angeordneten Speicherkondensatoren 3 und
4 sind Thyristoren 6 und 7 zugeordnet, bei deren Zündung die Speicherkondensatoren
3 und 4 entladen werden. Vor deui kondensator 4 ist eine Sperrdiode 13 geschaltet,
die verhindern soll, daß während der Entladung des ersten Kondensators 3 zweite
Kondensator 4 ebenfalls entladen wird.
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Die bei der Entladung eines Kondensators auftretende Entladespannung
wird mittels eines Zündtransformators 11 auf die zur Erzeugung eines Uberschlages
an der Zündkerze erforderliche Zündspannung von 10 bis 30 kV übersetzt. In der Zeichnung
führt der Ausgang 12 der Sekundärseite des Zündtransformators 11 auf einen sogenannten
Zündverteiler, in dem Unterbrecherkontakte, Hochspannungsverteiler und üblicllerfeise
ein Zündwinkelverstellsystem untergebracht sind.
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Um eine vollständige Entladung der Kondensatoren zu gewährleisten
und um außerdem die bei der Entladung der Kondensatoren auftretende Schwingung nach
der negativen Seite zu begrenzen, ist eine Freilaufdiode 14 parallel zur Primärwicklung
des Zündtransformators 11 geschaltet.
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Zur Zündung des ersten Thyristors 6 ist dessen Steuereingang iiber
eine Diode 15 mit einem Zündii.rjzulsgeber 9 verbunden, der durch einen üblichen
Zündzeitpunktgeber 10, beispielsweise einen ILontakt oder magnetischen Geber, getriggert
wird. Der
Steuereingang 19 des zweiten Thyristors 7 wird über eine
Diode 16 und einen Widerstand 17 an den Bezugspunlçt Null der Schaltung gelegt.
Die Dioden 15 und 16 in den Steuereingängen der Thyristoren 6 und 7 dienen dem Schutz
der Thyristoren gegen den hohen positiven Scheitelwert der-Entladespannung.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Zündanlage soll nun im folgenden
unter Heranziehung der Figur 2 der Zeichnung erläutert werden. Bei der Zündung des
ersten Thyristors 6 über den Zündimpulsgeber 9 der durch eine in bekannter Weise
ausgebildete Triggerschaltung mit Prellimpulsunterdrückung dargestellt werden kann,
ergibt sich an der Primärwicklung des Zündtransformators 11 ein Spannungsverlauf,
wie er durch den Kurvenzug 20 und den unterbrochenen Kurvenzug 22 (Maßstab stark
vergrößert) aus Figur 2 der Zeichnung angedeutet ist.
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Der Spannungsanstieg und die Pulsdauer hängen dabei im wesentlichen
von dem verwendeten Zündspulentyp ab, wobei Streuinduktivität, Wicklungskapazitäten
und ohmscher Widerstand die kennzeichnenden Parameter sind. Es ergibt sich also
an der Spule eine stark gedämpfte Schwingung, bei der trotz der Freilaufdiode 14
ein negativer Scheitelwert der Spannung von einigen Volt - abhängig vom Stoßstromverhalten
der Freilaufdiode 14 - auftritt. In der Praxis wird außerdem im allgemeinen die
Freilaufdiode räumlich getrennt vom Zündtransformator in einem Schaltgerät untergebracht
sein, so daß auch der Widerstand der Zuleitung die Schwingungsamplitude beeinflußt.
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Trotz der Anordnung der Freilaufdiode 14 ergibt sich also vorübergehend
ein negativer Wert der Entladespannung von einigen Volt, der jedoch in besonders
vorteilhafter Weise in der Schaltung
nach Figur 1 zur Zündung des
zweiten Thyristors 7 und damit zur Entladung des zweiten Kondensators 4 ausgenutzt
werden kann. Wenn nämlich der Steuereingang 19 des zweiten Thyristors 7 über die
Diode 16 und einen Widerstand 17 mit dem elektrischen Bezugspunkt der Schaltung
verbunden ist, wird unmittelbar nach dem Null durchgang der bei der Entladung des
ersten Kondensators entstehenden Spannungsschwingung der zweite Thyristor 7 gezündet,
so daß sich der zweite I;ondensator 4 entladen kann. Damit ergibt sich direkt im
Anschluß an die Entladung des ersten Entladekreises die Entladung des zweiten Entladekreises
und ein Spannungsverlauf an der Zündspule 11, der etwa den ausgezogenen kurvenverläufen
20 und 21 nach Figur 2 entspricht.
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Illit einem Minimum an biehraufwand liann also mit SElfe der erfindungsgemäßen
Zündanlage die Spannungszeitfläche an der Spule (bezogen auf die Zeit) gegenüber
den herkömnjlichen Kondensatorzündanlagen etwa verdoppelt werden.
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Im übrigen sei bemerkt, daß sich bei Fortfall der Freilaufdiode eine
länger andauernde gedämpfte Schwingung an der Primärwicklung und, entsprechend transformiert,
an der Sekundärwicklung des Zündtransformators ergibt. Diese Schlfingung wird aber
als nicht vorteilhaft für die Funktion der Zündanlage >etrachtet, weshalb die
Anordnung einer Freilaufdiode zu empfehlen ist. Es ist jedoch augenscheinlich, daß
auch bei fortgelassener Freilaufdiode bei einer im übrigen gemäß der Erfindung aufgebauten
Zündanlage die Zündung des zweiten Tiiyristors 7 unmittelbar nach dem Null durchgang
der bei der Entladung des ersten Kondensators sich ergebenden Entladespannungsschwingung
erfolgt.
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Zwar ist es nicht mögliche den Abstand der beiden aufeinanderfolgenden
Entladungen bei der beschriebenen Zündanlage zu variieren, jedoch kann angenommen
werden, daß für eine Reihe von Fällen, bei denen der erste Zündfunke nicht zur Entflammung
des Gasgemisches im Zylinder ausreicht, der kurz darauf nachfolgende zweite Zündfunke
die Entflanunung mit ziemlicher Sicherheit bewirkt.
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Es ist schließlich noch darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung
es ermöglicht, schon vorhandene Kondensatorzündanlagen mit nur einem Entladekreis
besonders einfach auf eine Zündanlage mit zwei Entladekreisen umzurüsten, wobei
nur einige wenige zusätzliche Bauteile, nämlich ein Kondensator, ein Thyristor,
zwei Dioden und ein Widerstand erforderlich sind. Der dabei erreichbare Nehrgewinn
ist jedoch erheblich.
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6 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnungen mit 2 Fig.