DE2258514C3 - Zündanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine, die eine Abgasrückführungsanlage aufweist, welche unter bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine \bgas zur Einlaßseite der Brennkraftmaschine zurückführt, mit einer Zündstromquelle, einem Zündverteiler und einer zwischen Zündstromquelle und Zündverteiler angeordneten Einrichtung zur Erzeugung von Ilochspannungs /ündcnergie.

Eine derartige Zündanlage ist aus der IR-OS 28 7 34 bekannt, in der eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungsunlagc beschrieben ist, durch die der Gehalt an Stickoxyden in den Abgasen verringert werden soll. Zur Verhinderung negativer Auswirkungen auf Leistung und Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine wird die Abgasrückführung nur in einem bestimmten Drehzahlbereich und bei einem unter * einem bestimmten Wert liegenden Unterdrück in der Ansaugleitung durchgeführt, d. h. nur unter solchen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, bei denen die Stickoxyde in den Abgasen in derartiger Konzentration enthalten sind, daß eine ernsthafte

«o Luftverschmutzung zu befürchten ist. jedoch können durch diese Maßnahmen während des Betriebes mit Abgasrückführung erhebliche Leistungsminderungen aufgrund eines schlechten Verbrennungsgrades nicht vermieden werden.

'5 Darüber hinaus ist aus dem DE-Gbm 19 94 209 eine Zündan!age mit zwei parallelgeschalteten Zündspulen bekannt, die gemeinsam eine Zündkerze oder einen Zündverteiler mit Zündenergie versorgen, wobei den Zündspulen jeweils ein Unterbrecher zugeordnet ist.

Damit zum Beispiel beim Kaltstart ein synchroner Betrieb der beiden Zündspulen zur Abgabe einer höheren Zündenergie möglich ist, können die unterbrecherseitigen Anschlüsse der Zündspulen über eine Leitung und ein Schaltgerüt miteinander verbunden werden, wobei die Betätigung des .Schaltgerätes vorzugsweise durch im Fahrzeug für Kaltstartzwecke ohnehin vorhandenen Mittel wie etwa durch einen an der Starterklappe befindlichen Schalter zur Betätigung einer Kontrollampe erfolgt. Anregungen zur Verbesserung der Zündung eines Luft-Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine bei Abgasrückführung lassen sich dem DE-Gbm 19 94 208 jedoch nicht entnehmen.

Außerdem ist aus der US-PS 30 28 524 eine

Zündanlage mit einer üblichen Zündspule und einer Selbstinduktionszündsptile bekannt, die alternativ über eine Schalteinrichtung mit dem Zündverteiler verbunden werden können. Die übliche Zündspule findet bei niedrigen Drehzahlen und starker Belastung der Brennkraftmaschine Verwendung, während die Selbstinduktionsspule zur Erzeugung eines langer andauernden Zündfunkens bei hohen Drehzahlen und geringer Belastung der Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei die Schalteinrichtung die Umschaltung von der einen auf die andere Zündspule in Abhängigkeit von einem bestimmten Druckwert in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine vornehmen kann. Auch bei dieser bekannten Zündanlage sind jedoch keine Maßnahmen zur Verbesserung des Zündverhaltens einer Brennkraftmaschine bei Abgasrückführung getroffen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zündanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszubilden, daß sie den Verbrennungswirkungsgrad bei Abgasrückführung verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Hochspannungs-Zündenergie unterschiedlich hohe Zündenergie liefern kann und von einer von der Abgasrückführungsanlage gesteuerten Schalteinrichtung auf Abgabe höherer Zündenergie eingestellt wird, während Abgasrückführung stattfindet.

Dies hat den Vorteil, daß die Zündung des Luft-Brennstoffgemisches während des Betriebes mit Abgasrückführung mit höherer Zündcnergic erfolgt, so daß eine gleichmäßigere und vollständigere Verbrcn-

^h5 nung erreicht v^ird, was während der Abgasrückführung den Lcisiungsverlust verringert und Drehmomentschwankungcn verhindert. Insbesondere werden die bei der Abgasrückführung auftretenden bekannten Schwie-

rigkeiten nicht durch eine weitere Kompli/ierung der Abgasrückführungsanlage sondern durch einfache Steuermaßnahmen bei der Zündanlage erzielt.

Die Unterunsprüche lehren vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungsfiguren an Ausfüh^ungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild, das teilweise in Blockform eine bevorzugte Schaltungsanordnung der erfindungsge^äßen Zündanlage veranschaulicht,

Fig. 2 eine weitere schematische Schaltungsanordnung mit einer anderen bevorzugten Schaltung der vorgeschlagenen Zündanlage.

Zunächst soll eine Erläuterung anhand der Fig. I erfolgen. Wie vorher erläutert, wird die erfindungsgemäße Zündanlage in Kombination mit einem Motor der Art verwendet, bei dem ein Teil der Abgase in kontrollierter Weise /um Motor zurückgdeitet wird. Das Abgasrückführungssysteni an sich ist in der Fachweit bekannt und hier generell in Blockform mit der Bezugsziffer 10 dargestellt. Es genügt jedoch, zu sagen, daß dieses Abgasrückführungssystem 10 generell aus einem zwischen dem Abgassystem und der Ansaugleitung des Motors angeordneten Ventil und aus einer geeigneten Betätigungseinrichtung zum öffnen und Schließen des ititils in kontrollierter Weise besteht. Es sei hier angenommen, daß das Abg.i rückführungssystem 10 durch ein Signal .4 gesteuert wird, welches die Steuereinrichtung 12 liefert. Diese Steuereinrichtung 12 kann auf geeignete Eingangssignale V und V reagieren, die vorgegebene Motorbetriebsbedingungen repräsentieren, bei denen giftige Stickoxyde in den Verbrennungskammern des Motors in übermäßiger Konzentration produziert werden. Diese Betriebsbedingungen werden gewöhnlich durch Ermittlung des Arbeitsbereichs in der Vergaserdrosselklappe und/oder des Unterdruckniveaus in der Ansaugleitung des Motors angezeigt. Die Konstruktionen und Arbeitsweisen des Abgasführiingssystems 10 und der Steuereinrichtung 12 für ein solches System sind für das Verständnis des Wesens der erfindungsgemäßen Zündanlage ziemlich belanglos, und deshalb soll hier keine detaillierte Beschreibung hierfür erfolgen.

Die Zündanlage besitzt gewöhnlich einen Zündschalter 14, der mit einem Kontakt an einer Spannungsquelle 16 und mit dem anderen Kontakt über eine Leitung 20 an einem Hochspannungsgenerator 18 liegt. Dieser Hochspannungsgenerator 18 ist mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung 18a und 186 dargestellt und legt durch Kontaktpunkte 24 bestimmte Hochspannungsstöße an einen Zündverteiler 20a. Der Zündverteiler 20a ist mit Zündkerzen verbunden, die allgemein mit der Bezugsziffer 22 versehen sind. Der Primärkreis des Zündverteilers wird durch die KontaktpunKte 24 geschlossen und geöffnet, welche durch eine Anordnung mit einem magnetischen Abgriff und einer transistorisierten Steuereinheit je nach Wunsch ersetzt werden können. Die Konstruktion und die Arbeitsweise der Zündanlage der oben beschriebenen allgemeinen Art sind in der Fachwelt bekannt, so daß hier keine detaillierte Beschreibung erfolgen soll. Es soll jedoch erwähnt werden, dall der Hochspannungsgenerator 18 die gewöhnliche Fähigkeit besitzt, die Zündkerzen 22 zur Zündung der LultBrennstoff-Gemischfüllungen in den (nicht dargestellten) Motorzylinder mit normaler Energie zu versorgen, d. h. mit der Energie, die ein brennbares Gemisch mit einem normalen Luft-Brennstoff-Verhältnis zünden kanu.

Bei der erfindungsgemalien und in Kombination mit der Luftverunreinigungs-Reduzierungsjnordnung der oben beschriebenen Art verwendeten Zündanlage, ist s ein zweiter Hochspannungsgenerator 26 vorgesehen, der die Zündkerzen 22 bei Kückführung eines Teils der Abgase direkt oder indirekt in die Ansaugleitung des Motors versorgt. Dieser zweite Hochspannungsgenerator 26 besitzt eine Primärwicklung 26a. die über eine

id Schalteinrichtung 28 einer im Normalzustand geöffneten Art mit der Zündanlage über die Leitung 20 verbunden ist. und eine Sekundärwicklung 26£>, die parallel zur Sekundärwicklung 18/) des ersten Hochspannungsgenerators 18 am Zündverteiler liegt. Die im

is Normalzustand geöffnete Schalteinrichtung 28 kann insoweit in beliebiger Weise konstruiert und angeordnet sein, solange sie zur Einnahme der offenen Schaltstellung vorgespannt und so angeordnet ist, daß sie auf ein Signal A hin schließt, das von der Steuereinrichtung 12

>o an das Abgasrückführungssystem 10 gegeben wird. Diese Schalteinrichtung 28 hat hier normalerweise geöffnete Kontakte 28a, welche zwischen dem Zündschalter 14 und dem zweiten Hochspannungsgenerator 26 liegen, sowie eine Erregerspule 286, welche über eine Leitung 30 mit einem Ausgang der Steuereinrichtung 12 verbunden ist.

Wenn das Signal A \on der Steuereinrichtung 12

. fehlt, wird der erste Hochspannungsgenerator 18 von der Spannungsquelle 16 bei geschlossenem Zündschnlter 14 erregt, so daß die einzelnen Zündkerzen 22 die gewöhnlichen Hochspannungsstöße vom Spannungsgenerator 18 zur Zündung der Luft-Brennstoff-Gemischfüliungen in den (nicht dargestellten) Verbrennungskammern des Motors mit der üblichen Energie erhalten.

Unter Bedingungen, bei denen giftige Stickoxyde im Motor in übermäßiger Konzentration erzeugt werden, reagiert die Steuereinrichtung 12 auf solche Bedingungen durch Aufnahme der Signale X und Kund liefet an ihrem Ausgang das Signal A. Dieses Signal A wird an das Abgasrückführungssystem 10 angelegt, wodurch ein Teil der Abgase im Motor-Abgassystem (nicht dargestellt) in einem kontrollierten Verhältnis direkt oder indirekt zur Motoransauglcitung (nicht dargestellt) zurückgeleitet wird, um bei der Reduzierung des im Motor erzeugten Betrags an Stickoxyden zu helfen. Gleichzeitig wird das Signal Λ von der Steuereinrichtung 12 auch an die Erregerspule 286 der gewöhnlich offenen Schalteinrichtung 28 angelegt, so daß eine Schließung der Kontakte 28a bewirkt wird. Der zweite Hochspannungsgenerator 26 wird entsprechend von der Spannungsquelle 16 über den Zündschalter 14 erregt und legt über den Verteiler 20a Hochspannungsstöße an die Zündkerzen 22 in Zusammenarbeit mit dem ersten Hochspannungsgenerator 18, der ständig eingeschaltet bleibt. Die Zündkerzen 22 werden auf diese Weise in die Lage versetzt, die Luft-Brennstoff-Gemischfüllungen mit vergrößerter Energie zu entzünden. Wenn die Rückführung eines Teiles der Abgase zum

ho Motor aufhört, verschwindet das ^n die Schalteinrichtung 28 angelegte Betätigungssignal A, so daß deren Erregerspule 286 spannungslos wird und entsprechend die Kontakte 28;; die ursprüngliche offene Position wieder einnehmen und den zweiten Hochspannungsgenerator 26 von der Spannungsquelle 16 abtrennen. Die Luft-Brennstoff-Gemischfüllungen in den Motorverhrennungskammern werden nun mit der gewöhnlichen Enetgie gezündet. So kann die Zeitdauer, in der die

giftigen Bestandteile aufgrund hoher Vcrbreniiungsiem· pcraturen erzeugt werden, in vorteilhiifter Weise ausgeschaltet werden, und glcieh/eitig kann ein unaiigeiiiessener Verschleiß der Zindker/en 22 aufgrund einer durch erhöhte Hochspannungsströnie bedingten Oxydation vermieden werden.

Die Leistungsfähigkeit des /weiten Hochspannungsgenerator* 26 der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann in jeder gewünschten Weise ausgewählt werden. Wo es bevorzugt wird, kann der zweite Hochspannungsgenerator 26 die gleiche Leistungsfähigkeit besitzen wie der erste Hochspannungsgenerator 18, so daß die Produktionskosten der gesamten Anordnung beträchtlich reduziert werden.

Line weitere bevorzugte Ausführungsform der eriindungsgemäßen Zündanlage ist in I' i g. 2 dargestellt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Zündanlage im wesentlichen ähnlich der in Fig. I gezeigten konstruierten und deshalb bezeichnen gleiche Bezugsziffern einander entsprechende Teile in den beiden Figuren. In der F ig. 2 sind der erste und der zweite Hochspannungsgenerator 18 und 26 parallel über eine Schalteinrichtung 32 vom bistabilen Wählertyp an den Zündverteiler 20,·) und an den Zündschalter 14 angeschaltet. Die Schalteinrichtung 32 besitzt so zwei Kontaktsätze 32a und 326, die zwischen dem Zündschalter 14 und den Primär- und Sekundärwicklungen 18a bzw. 26<i liegen. Die Schalteinrichtung 32 besitzt feiner eine Erregerspulc 32c die über die Leitung 30 mit dem Ausgang der Steuereinrichtung 12 (I ig. 1) verbunden ist. so daß diese das Signal A empfängt, wenn die Steuereinrichtung 12 (in F i g. 2 nicht dargestellt) sich in betätigtem Zustand befindet. Die Schalteinrichtung \2 ist so angeordnet, daß der eine /wischen dem Zündschalter 14 und dem ersten Hochspannungsgenerator 18 liegende Kontaktsatz 32a in den geschlossenen Zustand vorgespannt ist, wenn die Spule 32c unerregt bleibt. Die Zündkerzen 22 erhalten ο die Hoehspannungsstößc vom ersten Hochspanni ngsgencrator 18 unter gewöhnlichen Bedingungen, bei denen das Ausgangssignal A von der Steuereinrichtung 12 fehlt. Unter dieser Bedingung ist der andere der beiden Kontaktsätze 326 offen, so daß der zugehörige /weite Hochspannungsgenerator 26 von der Spannungsquelle 14 abgetrennt bleibt.

In einem Zustand, bei dem das Signal A von der Steuereinrichtung 12 kommt und entsprechend das Abgasrückführungssystem 10 betätigt wird, wird die Erregerspule 32c an Spannung gelegt, so daß die Kontakte 326 schließen und gleichzeitig die anderen Kontakte 32a öffnen, wobei eine Schaltvcrbindung zwischen der Spannungsquclle 16 und den Zündkerzen 22 über den Generator 26 hergestellt und die SchaUvcrbindung /.wischen dem Generator 18 und den Zündkerzen unterbrochen wird. Die Zündkerzen 22 erzeugen nun Funken mit hoher Spannung vom /weilen Hochspannungsgenerator 26. In diesem ("all ist es wichtig, daß der zweite Hochspannungsgenerator 26 eine größere Leistungsfähigkeit als tier erste I lochspan nuugsgenerator 18 besitzt, wobei die Zündkerzen 22 Funken nut höherer Energie erzeugen können, wenn die Hochspannungsqiielle \om ersten auf den /weiten Hochspannungsgenerator \ ei schoben wird. Wenn das Anliegen ties Signals A von der Steuereinrichtung 12 aufhört, wird die Spuk· 32< der Schalteinrichtung 32 stromlos, so daß die Kontakte 32/> öffnen und die Kontakte 32;; schließen. Der /weite Hochspannungsgenerator 26 ist nun \on der .Spannungsquelle Id abgetrennt und der erste Hochspannungsgenerator IH ist statt dessen erregt, so daß die Zündkerzen 22 /111 Zündung des brennbaren Gemisches mit gewöhnlicher Energie veranlaßt werden.

Bei der /weiten bevorzugten Ausführungsform dei eriinuungsgemäßeii Zündanlage weiden So im (JiHcI-schied /u der anhand der F ig. I beschriebenen Ausführungsform der erste und der /weite Hochspannungsgenerator 18 b/w. 26 wahlweise in Abhängigkeit vom Nichlvorhandensein oder vom Vorhandensein des Ausgangssignals A von der Steuereinrichtung 12 betätigt. Das brinj.1 Vorteile in der Weise, daß die zwei I lochspannungsgcncratorcn 18 und 26 frei von wechselseitigen elektrischen Interferenzen sind und daß die Energieintensität zur Zündung des I.ufl-Brennstoff-Gcmischcs zweckdienlich durch geeignete Auswahl des /weilen Hochspannungsgenerator 26 unabhängig vom ersten Hochspannungsgenerator 18 vorgeschrieben werden kann.

Obwohl die Schalteinrichlungen 28 und 32 in dci ersten b/w. in der /weiten Ausführungsform insoweit mit relaisartigen Schaltern beschrieben wurden se geschah dies lediglich des Beispiels wegen und es kann falls erwünscht, eine Schalleinrichtung jeglicher Konstruktion benutzt werden, soweit sich eine gceigneic Anwendung in jedem der Ausführungsbeispielc findet.

Das Zünden des Luft-Brcnnstoffgcmisches mit intensivierter Energie während des Zustande*, in den" ein I eil der Motorabgase zurückgeleitct wird, könnte eine steigende Tendenz für Reaktion /wischen Stickstoff und Sauerstoff /;ir Folge haben, so daß eir anwachsender Betrag von Stickoxyden im Moloi erzeugt würde, wenn die Zündkerzen vom ersten unc vom /weiten Hochspannungsgenerator im Fall dei ersten Ausführungsbcispiels der Erfindung oder im FaI des /weiten Ausführungsbeispiels der Erfindung von /weilen Hochspannungsgenerator beaufschlagt wer den. Versuche haben jedoch gezeigt, daß dies tatsächlich nicht der Fall ist. Tatsache ist. daß bei Zündung dci Luft-Brcnnstoff-Gemischfüllung mit verstärkter Energie der Durchfluß an Luft-Brennstoff-Gemisch durch den Vergaser für die erforderliche Molorlcistungsabga be gedrosselt oder verringert werden kann, so daß du resultierende Mischung Stickstoff und Sauerstoff ir beträchtlich reduzierten Mengen enthält, woraus sich eine Verringerung der Menge an giftigen Stickoxyden ir den Abgasen ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zündanlage für eine Brennkraftmaschine, die eine Abgasrückführungsanlage aufweist, welche unter bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine Abgas zur Einlaßseite der Brennkraftmaschine zurückführt, mit einer Zündstromquelle, einem Zündverteiler und einer zwischen Zündstromquelle und Zündverteiler angeordneten Einrichtung zur Ergänzung von Hoehspannungs-Zündernergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung /ur Erzeugung von Hixhspannungs-Zündenergie (18, 24, 26) unterschiedlich hohe Zündenergie liefern kann und von einer von der Abgasrückführanlage(10, 12) gesteuerten Schalteinrichtung (28, 32) auf Abgabe höherer Zündenergie eingestellt wird, während Abgasrückführung stattfindet.

2. Zündanlage nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Hochspannungs-Zündenergie einen ersten Zündspannungsgenerator (18) und einen zweiten Zündspannungsgenerator (26) umfaßt, wobei der zweite Zündspannungsgenerator (26) parallel zum ersten Zündspannungsgenerator (18) schaltbar ist, und daß die Schalteinrichtung (28) zwischen der Zündsiromqtielle (16) und dem zweiten Zündspannungsgenerator (26) angeordnet ist, normalerweise geöffnet ist und nur während der Abgasrückführung geschlossen ist und in Schließstellung den zweiten Zündspannungsgenerator (26) parallel /um ersten Zündspannungsgenerator (18) schallet.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ersle Zündspannungsgenerator (18) und der zweite Zündspannungsgenerator (26) im wesentlichen gleiche Leistung haben.

4. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Ilochspannungs-Zündenergie einen ersten Zündspannungsgenerator (18) und einen zweiten Zündspannungsge.ierator (26) umfaßt, die parallel zuein ander liegen, daß die Schalteinrichtung (32) zwischen der Zündstromquelle (16) und den beiden Zündspannungsgeneratoren angeordnet ist und in ihrer einen Schaltstellung den ersten Zündspannungsgenerator (18) mit der Zündstromquelle (16) verbindet und in ihrer zweiten Schaltstellung, die sie während der Abgasrückführung einnimmt, den zweiten Zündspannungsgenerator (26) mit der Zündstromquelle (16) verbindet und daß der zweite Zündspannungsgenerator (26) höhere Leistung als der erste (18) hat.