DE2258288C2

DE2258288C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2258288C2
Application number: DE2258288A
Authority: DE
Inventors: Georg 8431 Berg Haubner; Walter 8540 Schwabach Hofer; Karl-Günter 8501 Altenberg Schwarz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1982-04-08
Also published as: GB1452776A; IT1001971B; FR2208457A5; BR7309292D0; SE396118B; DE2258288A1; US3878824A; ES420938A1; JPS4982829A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei Magnetgeneratoren, die neben einer Zündanlage auch noch andere Verbraucher versorgen müssen, wird zu seiner besseren Ausnützung die Zündspule der Zündanlage außerhalb des Magnetgenerators angeordnet und dadurch seine Leistungsabgabe im Hinblick auf die anderen Verbraucher verbessert. Derartige Einrichtungen werden bevorzugt bei Schneeschlitten verwendet. Dabei ist es erforderlich, daß zum Zündzeitpunkt im Primärstromkreis der Zündspule eine starke Stromänderung erzeugt wird, damit eine ausreichend hohe Spannung auf der Sekundärseite der Zündspule induziert und damit die Erzeugung eines Zündfunkens gewährleistet wird.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Zündankerwicklung des Magnetgenerators mit der Primärwicklung der Zündspule zu verbinden und diese durch einen mechanischen, von einem umlaufenden Nocken gesteuerten Unterbrecher zu überbrücken. Bei geschlossenem Unterbrecher wird die Zündankerwicklung kurzgeschlossen, so daß in ihr ein hoher Strom fließen kann. Im Zündzeitpunkt wird der Unterbrecher durch den Nocken geöffnet und der in der Zündankerwicklung fließende Strom schießt jetzt in die Primärwicklung der Zündspule und verursacht dort die gewünschte hohe Stromänderung.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß der mechanische Unterbrecher einem Verschleiß unterliegt und in regelmäßigen Abständen gewartet bzw. ausgewechselt werden muß.

Aus der US-PS 33 26 199 ist eine Zündanlage mit außen liegender Zündspule bekannt, bei der anstelle

eines nockengesteuerten Unterbrechers ein elektronisches Schaltelement verwendet wurde, das zum Zeitpunkt durch einen Impulsgeber in den Sperrzustand umgesteuert wird, so daß der Primärstrom dadurch plötzlich über einen Schleifkontakt-Verteiler in eine der Zündspulen einschießt Diese Lösung hat den Nachteil, daß an dem elektronischen Schaltelement auch im vollständig leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt Sobald nun der Verteilerkontakt vor dem Zündzeitpunkt geschlossen wird, bewirkt dieser Spannungsabfall, daß der in der Zündankerwicklung fließende Strom zum Teil auch über die Primärwicklung der Zündspule fließt und nicht ausschließlich über das elektronische Schaltelement Beim Sperren des elektronischen Schaltelementes im Zündzeitpunkt wird dadurch die Stromänderung in der Primärwicklung der Zündspule erheblich geringer, so daß eine ausreichend hohe Zündspannung in der Sekundärwicklung nicht gewährleistet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage zu entwickeln, bei der der mechanische Unterbrecher ohne Beeinträchtigung der Zündspannung durch ein elektronisches Schaltelement ersetzt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale erreicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders zweckmäßig ist es, dis zweite Schaltelement so zu bilden, daß es durch die beim Sperren des ersten elektronischen Schaltelementes an dessen Schaltstrecke sich aufbauende Spannung umschaltbar ist. Hierfür lassen sich Schaltelemente verwenden, die sowohl spannungs- als auch spannungsänderungsabhängig umschaltbar sind. Im einfachsten Fall ist das zweite elektronische Schaltelement als Schwellwert-Halbleiterelement ausgebildet.

Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten sind an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer Spulenzündanlage die von einem Magnetgenerator versorgt wird und mit einem Transistor als erstes Schaltelement und mit einer Zenerdiode als zweites Schaltelement versehen ist,

F i g. 2a zeigt den Stromverlauf am ersten Schaltelement und

F i g. 2b den Spannungsverlauf am Magnetgenerator.

Fig.3 zeigt verschiedene, in der Zündanlage nach F i g. 1 als zweites Schaltelement verwendbare elektronische Bauelemente.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung einer Spulenzündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine wird von einem Magnetgenerator IO versorgt. Er besteht aus einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Polrad 11 mit mehreren Dauermagneten 12 und aus einem Zündanker 13 mit einer Ankerwicklung 114, deren einer Anschluß 14£> auf Masse liegt Der andere Anschluß 14a der Ankerwick- go lung 14 ist über eine Diode 15 mit einer Anschlußklemme 16 verbunden, an welche verschiedene, durch einen gestrichelt dargestellten Widerstand 17 angedeutete Verbraucher anzuschließen sind. Das Ende 14a der Ankerwicklung 14 ist ferner über eine weitere Diode 18, die gegenüber der ersten Diode 15 in entgegengesetzter Durchlaßrichtung gepolt ist, an die eigentliche Zündanlage angeschlossen. Der Anschluß erfolgt über eine Leitung 35, an der ein erstes elektionisch.es Schaltelement parallel zur Ankerwicklung 14 des Magnetgenerators 10 liegt Es ist als steuerbarer Halbleiterschalter 19 ausgebildet, der mit einer in gleicher Durchlaßrichtung gepolten Diode 20 in Reihe geschaltet ist Wie F i g. 1 zeigt, besteht der Halbleiterschalter 19 aus einer Darlington-Transistoreinheit mit zwei NPN-Transistoren 21 und 22, von denen der Emitter des Transistors 21 über die Diode 18 mit dem Ende 14a der Ankerwicklung 14 verbunden ist und dessen Kollektor mit der Kathode der Diode 20 verbunden ist die anodenseitig auf Masse liegt Die Basis des Transistors 22 liegt über einen Widerstand 36 ebenfalls auf Masse und bildet zusammen mit dem Emitter des Transistors 21 eine Steuerstrecke, zu der die Emitter-Kollektor-Strecke eines NPN-Steuertransistors 23 parallelgeschaltet ist Parallel zur Basis-Emitterstrecke des Steuertransistors 23 ist ein magnetischer Impulsgeber 24 angeordnet, der über einen Kondensator 25 mit einem dazu parallel liegenden Widerstand 26 und über eine Diode 27 an die Basis des Steuertransistors 23 angeschlossen ist. Die Basis des Steuertransistors 23 ist ferner über einen Widerstand 28 mit der Leitung 35 und über einen Widerstand 29 mit Masse verbunden.

Parallel zu dem Halbleiterschalter 19 mit der Diode 20 liegt die Primärwicklung 30a einer Zündspule 30 in Reihe mit einer Zenerdiode 31 als zweites elektronisches Schaltelement der Zündanlage. Diese Zenerdiode 31 hat eine Zenerspannung, die höher liegt als die aus der Restspannung an der Schaltstrecke des stromleitenden Halbleiterschalters 19 und der Ansprechspannung der Diode 20 gebildeten Spannung. Die Sekundärwicklung 306 der Zündspule 30 ist über ein Zündkabel 32 mit einer Zündkerze 33 verbunden, die ebenso wie jeweils das eine Ende der Primär- und Sekundärwicklung der Zündspule 30 auf Masse liegt.

Die Wirkungsweise dieser Zündanlage wird mit Hilfe der Fi g. 2a und 2b erläutert, in denen der Spannungsverlauf an der Ankerwicklung 14 des Magnetgenerators

10 und der Stromverlauf in der Schaltstrecke des Transistors 21 abhängig von der Drehung des Polrades

11 aufgetragen ist.

Bei Betrieb der nicht dargestellten Brennkraftmaschine werden die Dauermagnete 12 des Polrades 11 am Zündanker 13 vorbeibewegt, wobei in der Ankerwicklung 14 eine Wechselspannung induziert wird. Die positiven Halbwellen dieser Generatorspannung Ug gelangen über die Diode 15 auf die Anschlußklemme 16. Die F i g. 2b zeigt diesen Spannungsverlauf im unbelasteten Zustand Die nachfolgende negative Spannungshalbwelle gelangt über den Widerstand 36 auf die Basis des Transistors 22 und schaltet diesen über seine Basis Emitterstrecke und ebenso den Transistor 21 über dessen Basis-Emitterstrecke in den stromleitenden Zustand. Über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 21 und die Diode 18 beginnt ein Strom /fr zu fließen, welcher von der in der Ankerwicklung 14 erzeugten Spannung getrieben wird.

Zum Zündzeitpunkt Zzp hai dieser Strom seinen Höchstwert erreicht. Nun wird im Impulsgeber 24 ein Steuerimpuls erzeugt, der über den Kondensator 25 und die Diode 27 auf die Basis des Steuertransistors 23 gelangt und diesen in den stromleitenden Zustand umschaltet. Dadurch wird die Steuerstrecke des Halbleiterschalters 19 kurzgeschlossen und die Transistoren 21 und 22 werden augenblicklich gesperrt. Dadurch wird der Strom Itr schlagartig unterbrochen und demzufolge in der Ankerwicklung 14 eine hohe

Spannung aufgebaut, welche nun die Ansprechspannung der Zenerdiode 31 überschreitet. Auf diese Weise wird der zuvor über die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 21 geflossene Strom Itr nunmehr über die Primärwicklung 30a und die dazu in Reihe liegende Zenerdiode 31 umgeleitet. Die dadurch erzeugte hohe Stromänderung in der Primärwicklung 30a hat in der Sekundärwicklung 30b der Zündspule 30 einen Hochspannungsimpuls zur Folge, der an der Zündkerze 33 einen Zündfunken auslöst. Die Diode 20 dient dabei zum Schutz des Transistors 21 gegen inversen Betrieb.

Der Steuertransistor 23 ist mit seiner Basis über den Widerstand 29 so mit dem einen Ende der Ankerwicklung 14 gekoppelt, daß der in der Ankerwicklung 14 induzierte Spannungsimpuls beim Unterbrechen des Stromes Itr am Transistor 21 den Steuertransistor 23 in den vollständig leitenden Zustand hält. Erst nach Abklingen des Steuersignals im Impulsgeber 24 und nach Abklingen des Spannungsimpulses in der Ankerwicklung 14 gelangt der Steuertransistor 23 erneut in den Sperrzustand und über den Widerstand 24 wird der Halbleiterschalter 19 erneut in den stromleitenden Zustand umgeschaltet.

Innerhalb einer negativen Spannungshalbwelle am Magnetgenerator 10 können durch entsprechende, unmittelbar aufeinander folgende Steuerimpulse des Impulsgebers 24 mehrere sogenannte Nachzündungen erzeugt werden, in dem der Strom des Magnetgenerators 10 in der zuvor beschriebenen Art und Weise abwechselnd über die Schaltstrecke des Transistors 21 und über die Primärwicklung 30a der Zündspule 30 geleitet wird.

Zur Unterdrückung von Störspannungen des Impulsgebers 24 wird der Kondensator 25 mit jedem Steuerimpuls erneut aufgeladen. Er entlädt sich nur allmählich über den Widerstand 26 so daß kleinere Störspannungen von der Ladespannung des Kondensators 25 gesperrt werden. Anstelle des Impulsgebers 24 kann auch ein mechanischer, durch einen umlaufenden Nocken betätigter Unterbrecher 34 verwendet werden, der — wie in F i g. 1 gestrichelt angedeutet — parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 23 liegt Beim Öffnen des Unterbrechers 34 wird der Steuertransistor 23 durch die positive Spannungshalbwelle der Ankerwicklung 14 über den Widerstand 29 in den stromleitenden Zustand umgeschaltet, während er beim nachfolgenden Schließen des Unterbrechers 34 wieder gesperrt wird.

In Fig.3 ist lediglich die Zündspule 30 mit der Sekundärwicklung 306 und der Primärwicklung 30a sowie einem damit in Reihe geschalteten zweiten elektronischen Schaltelement einer Zündanlage gemäß F i g. 1 dargestellt. Dieses Halbleiterelement besteht hier aus mehreren in Reihe geschalteten Dioden 40, die

ίο einen aus der Summe ihrer Ansprechspannungen sich ergebenen Schwellwert haben. Wie gestrichelt angedeutet ist, läßt sich als Halbleiterelement auch ein Thyristor 41 verwenden, dessen Steuerelektrode 41a über eine Zenerdiode 42 mit seiner Anode verbunden ist. Bei Verwendung eines Transistors 43 als zweites elektronisches Schaltelement ist eine spannungsabhängige Steuerung dadurch möglich, daß seine Basis über eine Zenerdiode 44 mit seinem Kollektor verbunden ist. Ebenso läßt sich als Schaltelement — wie gestrichelt angedeutet — ein spannungsabhängig veränderbarer Widerstand (VDR)45 verwenden. Schließlich ist es auch möglich, ein durch eine Spannungsänderung in den stromleitenden Zustand umschaltbares Schaltelement zu verwenden. Dies ist — wie gestrichelt angedeutet — in einfachster Ausführung ein Kondensator 46.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt So kann beispielsweise die Darlington-Transistoreinheit in F i g. 1 durch andere elektronische Schaltelemente ebenso ersetzt werden, wie die Zenerdiode 31. Erfindungswesentlich ist dabei, daß mit Hilfe eines ersten und eines zweiten elektronischen Schaltelementes eine sogenannte Stromweiche geschaffen wird, die den vom Magnetgenerator getriebenen Strom zunächst durch einen parallel zur Primärwicklung der Zündspule liegenden Stromkreis fließen läßt und die im Zündzeitpunkt diesen Stromkreis öffnet und den Strom nunmehr schlagartig über die Primärwicklung der Zündspule leitet und damit die Zündung auslöst Selbstverständlich kann der Magnetgenerator 10 im Rahmen der Erfindung noch mit weiteren Verbraucherwicklungen ausgerüstet sein und die Zündanlage kann auch mit einer anders gepolten Wicklung 14 bei entsprechender Umpolung der verschiedenen Bauelemente betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator, dessen Anker zur Erzeugung der Zündenergie mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Polrad zusammenwirkt und eine Generatorwicklung trägt, deren beiden Enden zumindest im Zündzeitpunkt mit den Enden der Primärwicklung einer Zündspule verbunden sind, an deren Sekundärwicklung mindestens eine Zündkerze angeschlossen ist, und wobei ein erstes elektronisches Schaltelement mit seiner den Primärstrom führenden Schaltstrecke parallel zur Generatorwicklung geschaltet ist, die im Zündzeitpunkt von einer an die Steuerstrecke des Schaltelementes angeschlossenen Steuerschaltung vom stromleitenden Zustand in den Sperrzustand umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (30a) der Zündspule (30) mit einem den Primärstrom führenden, zweiten elektronischen Schaltelement (31, 40, 41, 43, 45, 46) in Reihe geschaltet ist, das mit der Schaltstrecke des ersten elektronischen Schaltelementes (19) derart zusammenwirkt, daß das zweite Schaltelement beim Sperren der Schaltstrecke des ersten Schaltelementes (19) im Zündzeitpunkt vom Sperrzustand in den stromleitenden Zustand gelangt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Schaltelement (31, 40, 41, 43, 45, 46) spannungs- oder spannungsänderungsabhängig umschaltbar ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Schaltelement (31) als Schwellwert-Halbleiterelement (31,40, 41,43) ausgebildet ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Schaltelement eine mit der Primärwicklung (30a,) der Zündspule (30) in Reihe geschaltete Zenerdiode (31) ist.

5. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus mehreren in Reihe geschalteten Dioden (40) besteht.

6. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus einem Thyristor (41) besteht, dessen Steuerelektrode (4Ia) über 'eine Zenerdiode (42) mit seiner Anode verbunden ist.

7. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus einem Transistor (43) besteht, dessen Basis über eine Zenerdiode (44) mit seinem Kollektor verbunden ist.

8. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Schaltelement ein spannungsabhängig veränderbarer Widerstand (45) ist.

9. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Schaltelement ein Kondensator (46) ist.

10. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel zur Generatorwicklung (14) liegende erste elektronische Schaltelement ein steuerbarer Halbleiterschalter (19) ist, der über eine mit ihm in Reihe geschaltete und in gleicher Durchlaßrichtung gepolte Diode (20) mit der Zündspule (30) verbunden ist.

11. Zündanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (19) aus

einer Transisloreinheit (21, 22) besteht, zu deren Steuerstrecke die Emitter-Kollektorstrecke eines Steuertransistors (23) parallelgeschaltet ist, die im Zündzeitpunkt durch Anlegen einer Steuerspannung an die Basis des Steuertransistors (23) vom Sperrzustand in den stromleitenden Zustand umschaltbar ist

12. Zündanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Steuerspannung im Zündzeitpunkt ein magnetischer Impulsgeber (24) parallel zur Basis-Emitterstrecke des Steuertransistors (23) angeordnet ist

13. Zündanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitterstrekke des Steuertransistors (23) ein mechanischer, im Zündzeitpunkt öffnender Unterbrecher (34) angeordnet ist.

14. Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorwicklung (14) mit einem Ende auf Masse liegt und mit dem anderen Ende mit einer Diode (18) in Reihe geschaltet ist

15. Zündanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht auf Masse liegende Ende (14a) der Generatorwicklung (14) mit einer weiteren Diode (15) verbunden ist, die mit Bezug auf die andere Diode (18) in entgegengesetzter Durchlaßrichtmg gepolt ist und mit ihrem freien Anschluß mit einer Anschlußklemme (16) für weitere Verbraucher verbunden ist.