DE2255396C3

DE2255396C3 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2255396C3
Application number: DE2255396A
Authority: DE
Inventors: Peter 8500 Nuernberg Chudoba
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-11-11
Filing date: 1972-11-11
Publication date: 1978-07-27
Also published as: US3893439A; IT1001647B; JPS5761894B2; BR7308701D0; JPS4973539A; DE2255396A1; DE2255396B2; ES420430A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei derartigen Zündanlagen ist es erforderlich, zur Kr/iulung einer zuverlässigen Zündung über den gesamten Drehzahlbercich der Brennkraftmaschine eine iiiihc/u gleichbleibende Aufladung des Kondensators /υ erreichen.

Aus der US-PS 3 5ftft IHH ist es bekannt, zwei Ladewicklungen mit unterschiedlichen Windlingszahlen jeweils über Dioden an den Zündkondensator anzuschließen. Die Ladcwickliing mit der größeren Win-Juiins/iihl induziert schon im unteren Dreh/ahlbe- reieh eine zur vollständigen Aufladung des Kondensators ausreichende Spannung, Im oberen Drehzahlbereich nimmt diese Spannung jedoch mit zunehmender Drehzahl wieder ab, weil dann die Zeit zur Aufladung des Kondensators abnimmt und der Ladestrom begrenzt ist durch die vom umlaufenden Polrad der Brennkraftmaschine abhängige Durchflutung und durch die vom Ladestrom hervorgerufene Grgen durchflutung. Im oberen Drehzahlbereich wird daher die zweite Ladewicklung mit der kleineren Windungszahl wirksam, da die magnetische Durchflutung und die Gegendurchflutung in dieser Ladewicklung wesentlich geringer ist.

Aus der DE-OS 1 539258 ist eine ähnliche Zündeinrichtung bekannt, bei der jedoch die beiden Ladewicklungen jeweils über eine Diode und einen dazu in Reihe geschalteten Widerstand parallel liegen. Der drehzahlabhängige Spannungsanstieg wird mit Hilfe dieser Widerstände so gewählt, daß die eine Lade-

^ao wicklung im unteren Drehzahlbereich die Aufladung des Kondensators bewirkt, die andere Ladewicklung dagegen erst im oberen Drehzahlbereich.

Derartigen Lösungen haben den Nachteil, daß die negativen Halbwellen in den Ladewicklungen durch

die Dioden gesperrt werden und daher unbelastet bleiben. Daraus ergibt sich im oberen Drehzahlbereich insbesondere für die Diode, die der Ladewicklung mit der größeren Windungszahl zugeordnet ist, eine sehr hohe Spannungsbelastung. Es ist ferner he-

kannt, zum Schutz der Dioden die negativen Spannungshalbwcllen durch jeweils einen parallel zu den Ladewicklungen geschalteten spannungsabhängiger. Widerstand (VDR) bzw. durch eine auf dem Ladeanker des Magnetgenerators aufgebrachte zusätzliche

Kurzschlußwicklung oder auch durch einen mit einer Diode in Reihe geschalteten Widerstand parallel zur Ladewicklung (DE-OS 1937827) zu begrenzen.

Diese Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, daß damit zusätzliche Bauelemente zumtkhutzder Zünd-

*° anlage erforderlich sind. Außerdem werden bei den vorgenannten Maßnahmen zum Teil auch die positiven, zur Ladung des Kondensators verwendeten Halbwellen in unerwünschter Weise mitbelastet. Darüber hinaus können an den Stellen des Magnetgcnera- tors, an denen diese Elemente angeordnet sind, beträchtliche unerwünschte Erwärmungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung zu schaffen, bei der die negativen Spannungshalbwellen in den Ladewicklungen ohne zusätzliche Dämpfungsmittel soweit begrenzt werden, daß keine Überbeanspruchung der Diode in Sperrichtung auftritt und daß ferner die Erwärmung des Magnetgenerators durch die Spannungsbegrenzung der negativen Halbwollen möglichst gering ist.

Dies wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht. Durch die besondere Anordnung der beiden den Ladewicklungen zugeordneten Dioden wird beim Auftreten der negativen Spannungshalbwellen ein Ausgleichsstrom

6p durch beide Ladewicklungen fließen, solange die Spannung an der Ladewicklung mit der größeren Windungszahl höher ist als die Spannung an der anderen Ladewicklung. Dieser Ausgleichsstrom verringert die Sperrspannungsbclastung der am meisten gefähr-

6j deten. kathodenseitig mit dem Zündkondensator verbundenen Diode.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-

rungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Zündeinrichtung für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Diagramm der jeweils im Zündzeitpunkt erreichten Kondensatorspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, und

Fig. 3 die im unbelasteten Zustand an den beiden Ladewicklungen auftretenden Spannungshalbwellen

a) im unteren Drehzahlbereich und

b) im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine.

Die μ Fig. I dargestellte Zündeinrichtung hat einen mit 10 bezeichneten Magnetgenerator, der aus einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Polrad Il mit mehreren am Umfang gleichmäßig ver- ^IS teilten Dauermagneten 12 abwechselnder Polarität und aus einem Stator besteht, der durch eine Ankerplatte 13 mit zwei darauf angeordneten Ladeankern 14 und 15 gebildet ist. Beide Anker tragen je eine Ladewicklung 16 bzw. 17 mit unterschiedlichem ^ao Drahiqucrschnitt und unterschiedlicher Windungszahl. Der durch die Position des Polrades 11 Vi Fig. I bedingte, die beiden Ladeanker 14 und 15 jeweils durchsetzende Fluß Φ ist durch je einen Pfeil angedeutet. Beide Ladewicklungen 16 und 17 sind gleich- ^a-> phasig parallel geschaltet, indem sie mit ihrem einen Ende 16a bzw. 17a auf Masse liegen und mit ihrem anderen Ende 16i> und 176 über eine Diode 18 miteinander verbunden sowie über eine weitere Diode 19 an einen Kondensator 20 angeschlossen sind, der 3» mit seinem anderen Anschluß ebenfalls auf Masse liegt. Parallel zum Kondensator 20 liegt die Primärwicklung 21a eines Zündtransformators 21 in Reihe mit einem Thyristor 22. Die Sekundärwicklung Hb des Zündtransformators 21 ist mit ihrem einen Ende an die Primärwicklung 21a angeschlossen und mit ihrem anderen Ende über ein Zündkabel 23 mit einer Zündkerze 24 der Brennkraftmaschine verbunden.

Die beiden Ladeanker 14 und 15 sind innerhalb des Polrades 11 des Magnetgenerators 10 auf einander gegenüberliegenden Hälften der Ankerplatte 13 in Form von Sehnenanker angeordnet, so daß sie in jeder Position des Polrades 11 jeweils annähernd von einem gleich großen magnetischen Fluß Φ durchsetzt werden. Das eilte Ende 16a der Ladewitklung 16 mit der kleineren Windungszahl von etwa 1400 Windungen ist dabei mit der Anode der Diode 18 verbunden, die mit der Diode 19 in Reihe geschaltet ist, deren Kathode sowohl mit der Primärwicklung 21a des Zündtransformator 21 als auch mit dem nicht auf Masse liegenden Anschluß des Kondensators 20 verbunden ist. Die Ladewicklung 17 mit der größeren Windungszahl von etwa K(M)O Windungen ist mit ihrem einen Ende 17ft zwischen den beiden Dioden 18 und 19 angeschlossen und auf diese Weise mit der Kathode der Diode 18 und mit der Anode der Diode 19 verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Zündeinrichtung dienen die in Fig. 2 sowie Fig. 3a und 3b dargestellten Spannungsdiagramme. Die Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf am Kondensator 20 in Abhängigkeit von der Drehzahl /1 der Brennkraftmaschine. Im unteren Drchzahlbereich wird in der Wicklung 17 mit der größeren Windungszahl eine höhere Spannung t/17 induziert als in der Ladewicklung 16 mit der kleineren Windungszahl. Die positiven HaIbwcllen dieser Wechselspannung werden über die Diode 19 dem Kondensator 20 zugeführt und dieser ist im Zündzeitpunkt auf eine durch die ausgezogene Kennlinie in Fig, 2 dargestellte Kondensatorspannung U₁. aufgeladen. Zum Zündzeitpunkt wird der Thyristor 22 durch ein an seine Steuerelektrode angelegtes Signal ind en stromleitenden Zustand umgeschaltet, so dall nun der Kondensator 20 über die Primärwicklung 21« des Zündtransformalors 21 entladen wird. Der dabei der Sekundärwicklung 21 h induzierte Hochspannungsimpuls hat an der Zündkerze 24 einen Zündfunken zur Folge.

Die Fig. 3a zeigt den Verlauf der positiven und negativen Halbwellender gleichphasigen Spannungen in den Ladewicklungen 16 und 17 im unbelasteten Zustand. Die Spannung L/17 in der Ladewicklung 17 ist dabei wesentlich hoher als die Spannung L/16 der Ladewicklung 16. Daraus ergibt sich für die positiven Spannungshalbwellen, daß die Spannung i/17 über die Diode 19 auf den Kondensator 20 gelangt, wogegen die positive Halbwelle der Spannung L/16 durch die Diode 18 gesperrt wird, da an imer Kathode das höhere Potential der Spannung L/17 liegt. Beim Auftreten der negativen Spannungshalbwellen wird die Diode 18 leitend, da die Spannung L/16 an der Anode der Diode 18 weniger negativ ist als die Spannung L/17. Es fließt daher durch beide Ladewicklungen 16 und 17 ein Ausgleichsstrom, der die negative Halbwelle am Ausgang des Magnetgenerators auf den in Fig. 3a gestrichelt dargestellten Verlauf begrenzt. Die Diode 19 wird daher im unteren Drehzahlbereich durch diese Spannungsbegrenzung gegen eine Überbeanspruchung geschützt.

Im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine nimmt die in der Ladewicklung 17 induzierte Spannung L/17 ab. Dagegen steigt die in der Ladewicklung 16 mit der geringeren Windungszahl induzierte Spannung L/16 an. Den jeweiligen Spannungsverlauf der positiven und negativen Halbwellen zeigt Fig. 3 b. Sobald während der positiven Halbwellen die Spannung L/16 in der Ladewicklung 16 die Spannung L/17 in der Ladewicklung 17 übersteigt, gelangt diese über die Dioden 18 und 19 auf den Kondensator 20. Wie Fig. 2 zeigt, übernimmt nun die Spannung /716 die Ladung des Kondensators 20. Durch den Spannungsunterschied in beiden Ladewicklnngen 16 und 17 fließt nun während der positiven Halbwellen ein Ausgleichsstrom durch die Ladewicklung 17, so daß die Spannung am Ausgang des Magnetgencrators 10 den in Fig. 3b gestrichelt angedeuteten Verlauf hat. Während der unbelasteten negativen Spannungshalbwellen ist das an der Kathode der Diode 18 liegende Potential der Spannung L/17 dagegen weniger negativ als das Potential der Spannung L/16 an der Anode der Diode 18, so daß diese gesperrt wird. Auch in diesem Fall wird die Diode 19 geschützt, du die Spannungsdifferenz ( L/17-L1 6) an der Diode 18 liegt und damit die Spannung ;m der Diode 19 den Wert tier Spannung L/17 nicht übersteigt.

Die Erfindung i*' nicht auf das dargestellte Ausfiihrungsheispiel beschränkt, zumal die Dioden IK und 19 auch an anderen Stellen der Schaltung ungeordnet sein können. Dabei ist wesentlich, daß die Diode 18 so /wischen den beiden gleichphasig parallelgeschalteten Ladewicklungen 16 und 17 angeordnet ist. daß sie beim Auftreten einer die Diode 19 in Sperrichtuug beanspruchenden Spannungshalbwelle der Ladewicklung 17 für diese in Durchlaßrichtung liegt.

Bei Magnetgencratoren. die außer einer /lindan-

lüge auch noch weitere Verbraucher. /.. H. bei Kraftriidcrn die Lichtanlage, versorgen müssen, ist es /.weckmiiUig, zur Erzielung der gleichphasigen Parallelschaltung der beiden Ladewicklungen 16 und 17, beide Ladeanker 14 und 15 magnetisch parallel geschaltet auf der Ankerplatte 13 anzuordnen. Dies IaLiI sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß beide Ladeanker 14 und 15 übereinander angeordnet sind, so dall ihre Polschuhe gleichzeitig von den umlaufenden Dauermagneten 12 überdeckt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Kondensator, der von einem Magnetgenerator über mindestens eine Diode aufgeladen und über ein im Zündzeitpunkt in den leitenden Zustand umschaltbares Schaltelement über einen Zündtransformator und eine daran angeschlossene Zündkerze entladen wird, wobei ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Polrad des Magnetgenerators jeweils eine Wechselspannung in zwei phascngleich angeordneten Ladewicklungen mit unterschiedlichen Windungszahlen erzeugt, von denen zumindest die Ladewicklung mit der größeren Windungszahl über eine erste Diode mit dem Kondensator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladewicklung (16) mit der kleineren Windungszahl über eine zweite Diode (18) mit einem Ende (17fe) der Ladewicklung (17) mit der größeren Windungszahl derart verbunden ist, daß diese zweite Diode (18) beim Auftreten einer die erste Diode (19) in Sperrichtung beanspruchenden Spannungshalbwelle in dieser Ladewicklung (17) mit der größeren Windungszahl in Durchlaßrichtung liegt.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (16fe) der Ladewicklung (16) mit der kleineren Windungszahl über beide, in Reihe geschaltete Dioden (18, 19) mit einem Anschluß des Kondensators (20) verbunden ist, wobei die Lßdewicfc.ung (17) mit der größeren Windungszahl -τιit ihrem einen Ende (17/)) zwischen den beiden Diodic»(18,19) angeschlossen ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ladewicklungen (16, 17) auf jeweils einem als Sehnenanker ausgebildeten Ladeanker (14,15) innerhalb eines mehrpoligen Poirades (11) auf einander gegenüberliegenden Hälften einer Ankerplatte (13) angeordnet sind.

4. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils eine Ladewicklung (16, 17) tragende Ladeanker (14, 15) magnetisch parallel geschaltet sind.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ladeanker (14, 15) übereinander angeordnet sind.