DE2434574C3 - Zündanordnung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanordnung für Brennkraftmaschinen, die einen Oszillator zur Erzeugung ungedämpfter Hochfrequenzwellen mit einer vorbestimmten Belastungsfrequenz während gesteuerter Funkenintervalle sowie einen Einzeltransformator aufweist, dessen Sekundärwicklung einen mit ihrem Ausgang verbundenen Stromkreis mit Funkensignalen aus ungedämpften Hochfrequenzwellen nur während der gesteuerten Funkenintervalle speist, dessen Primärwicklung mit zwei Transistoren verbunden ist, dessen Rückkopplungswicklung an die Transistoren angeschlossen ist und durch dessen Steuerwicklung ein von der Brennkraftmaschine gesteuerter Vormagnetisierungs-Gleichstrom zur Ein- und Ausschaltung des Oszillators fließt

Nach der DE-OS 22 60 804 ist bereits eine Zündanordnung mit ungedämpften Hochfrequenzwellen für Brennkraftmaschinen mit Steuerung der Funkendauer bekannt, die aus einem Oszillator zur Erzeugung der ungedämpften Hochfrequenzwellen mit einem Transformator besteht, der eine Steuerwicklung zum Ein- und Ausschalten der Schwingungen und eine Hochspannungs-Ausgangswicklung aufweist. Erste Stromkreismittel dienen zum Verbinden der Ausgangswicklung mit einem Funkenstromkreis und zweite Stromkreismittel zur Lieferung eines Vormagnetisierungs-Gleichstromes an die Steuerwicklung, um den Oszillator im nichtschwingenden Zustand zu halten. Ferner sind Mittel vorhanden, die abhängig von der Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gesteuert werden, um den Vormagnetisierungs-Gleichstrom bei Beginn jedes Funkendauer-Intervalls zu unterbrechen. Dritte Stromkreismittel sind mit der Steuerwicklung zui< Stoppen des Oszillators am Ende jedes Funkendauer-Intervalls verbunden. Sie weisen einen Ganzwellen-Kurzschlußpfad für Wechselstrom auf, der eine Diodenbrücke, eine Zenerdiode zur Sperrung des Kurzschlußpfades gegen Gleichstrom, nachdem der Oszillator aufgehört hat zu schwingen, und einen abhängig von der Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gesteuerten Schalter enthält Der Wechselstrom-Kurzschlußpfad ist von dem die Batterie enthaltenden Vormagnetisierungs-Gleichstromkreis durch eine Diode getrennt Der abhängig von der Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gesteuerte Schalter ist ein Transistor. Der Oszillator enthält einen Halbleiter-Konverter, der im wesentlichen aus einem Transistorpaar besteht

Eine ähnliche Zündanordnung behandelt das ältere Patent 23 60 567. Bei dieser Anordnung enthält die Diodenbrücke, die im Nebenschluß mit der Vormagnetisierungs-GleichstroRiquelle liegt Mittel zur Erhöhung der Impedanz in einer vorbestimmten Halbperiode des durch die Diodenbrücke fließenden Wechselstromes. In einem Zweig der Diodenbrücke ist ein Widerstand als Mittel zur Erhöhung der Impedanz angeordnet Der Oszillator ist dauernd an die Gleichstromquelle angeschlossen und der Zündschalter steuert ein Relais, das die Steuerwicklung kurzschließt, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist.

Ausgehend von der bekannten bzw. von der älteren Zündanordnung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Zündanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Oszillator zur Erzeugung ungedämpfter Hochfrequenzwellen zu schaffen, bei der die Leerlauf- oder Zündspannung am Ausgang der Sekundärwicklung des mit dem Oszillator verbundenen Einzeltransformators durch den Resonanzeffekt wesentlich erhöht wird. Dies wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß mit der Rückkopplungswicklung des Transformators ein Induktor mit sättigungsfähigem Kern verbunden ist, damit die Leerlauffrequenz des Oszillators im wesentlichen gleich einer von der Belastungsfrequenz wesentlich verschiedenen Oberwellenfrequenz der Grundwellen-Resonanzfrequenz des Sekundärwicklungs-Stromkreises ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Induktors wird eine angemessene Leistung im Funkensignal nach dem Zünden des Funkens auch dann erreicht, wenn ein Einzeltransformator an den Oszillator angeschlossen ist. Ohne den Induktor tritt eine Verminderung der abgegebenen Leistung ein, weil die Einstellung der Primärinduktanz des Transforma'ors die Impedanz erhöht. Dieser Nachteil muß auch bei den Anordnungen nach der oben erwähnten DE-OS 22 60 804 und der DE-PS 23 60 567 in Kauf genommen werden, da bei den beiden Anordnungen kein Induktor im Oszillator vorhanden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Induktor mit sättigungsfähigem Kern an die Basen der Transistoren angeschlossen ist.

Die Erfindung soll jetzt an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild einer Zündanordnung gemäß der Erfindung. Aus der Zeichnungsbeschreibung können weitere Vorteile der Erfindung und diese weiterausbildende Merkmale entnommen werden.

Das in der Zeichnung dargestellte Schaltbild zeigt eine Zündanordnung, die einen Einzeltransformator 11 enthält, der eine Hochspannungs-Sekundärwicklung 12 besitzt, die mit ihrem einen Ende an Erde oder Masse liegt. Das andere Ende ist mit einem Funkensignal-

Stromkreis verbunden, der für eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann. Dies wird durch die Bezeichnung »Hochspannung für Verteiler« an der Stromkreisleitung 13 angedeutet

Der Transformator 11 hat sowohl eine mit Mittelanzapfung versehene Primärwicklung 16 und eine getrennte Rückkopplungswicklung 17 als auch eine Steuerwicklung 18 auf seinem Magnetkern.

Als Gleichstromquelle kann eine Batterie 23 vorgesehen sein. Dies kann natürlich eine normale Autobatterie, z. B. eine 12 oder 24 Volt-Batterie, sein. Die Batterie 23 ist mit ihrem einen Pol geerdet, was durch das Bezugszeichen 24 angedeutet ist Der andere Pol ist über die Stromkreisleitungen 27 und 28 mit einer Mittelanzapfung 29 der Primärwicklung 16 des Transformators verbunden. Ferner ist ein Kondensator 30 vorgesehen, der zwischen die Stromkreisleitung 28 und Erde geschaltet ist Es ist wichtig, daß der Kondensator 30 aus physikalischen Gründen nahe bei der Mittelanzapfung 29 angeordnet ist Sein Hauptzweck ist die Aufhebung der Impedanzwirkung der Leitung 28 und der inneren Impedanz der Batterie 23.

An die Enden der Primärwicklung 16 sind die Kollektor-Elektroden zweier Transistoren 33 und 34 angeschlossen. Die Emitter-Elektroden dieser Transistoren sind geerdet, wie dies durch die Bezugszeichen 35 und 36 angedeutet ist Die Basis-Elektroden der Transistoren 33 und 34 sind mit den Enden der Rückkopplungswicklung 17 über die Stromkreisleitungen 39 und 40 verbunden. In dem vorerwähnten Basis-Erregerstromkreis von der Rückkopplungr.wicklung 17 befindet sich ein Widerstand 41 zur teilweisen Bestimmung der Oszillatorfrequenz. Weiterhin ist zwischen jeder Basis-Elektrode der Transistoren 33 und 34 und Erde eine Diode 43 und 44 gelegt, die jeden Transistor g^gen schädliche Gegenspannung schützt, die an seiner Basii-Elektrode und Erde liegen kann. Wie oben gezeigt liefert der Kondensator 30 die Anfangsenergie an d'e Transistoren, wenn sie leitend sind, und dies kompensiert den Spannungsabfall, der durch den hohen Strom, defl sie ziehen, entsteht. Die Ausgangsspannung in def Sekundärwicklung 12 ist folglich größer als dies sonst der Pail sein würde.

Zur Steuerung des Einsetzens und Aufhörens der Schwingungen des Oszillators befindet sich die Steuerwicklung 18 auf dem Transistor Ii. Durch die Steuerwicklung 18 fließt während der schwingungslosen Perioden ein Vormagnetisierungs-Gleichstrom. Gleichzeitig ist ein niederohmiger Pfad parallel zur Wicklung 18 vorhanden.

Der Vormagnetisierungs-Gleichstrom wird über einen Zündschalter 46 zugeführt, der zwei ortsfeste Klemmen 47 aufweist, die beide direkt an die positive Klemme der Batterie 23 über eine Stromkreisleitung 48 angeschlossen sind. Wenn der bewegliche Schaltarm des Schalters 46 einen elektrischen Kontakt mit einer der beiden Klemmen 47 herstellt (für den Start oder den Betriebszustand), dann liegt die Spannung der Batterie 23 über die Stromkreisleitung 48 und über eine Leitung 49, einen Widerstand 50 und eine Diode 51 an einem Stromkreis-Verbindungspunkt 52.

Von dem Stromki _;:.pu.ikt 52 setzt sich der Batteriepotential aufweisende Stromkreis über die dargestellten Stromkreisleitungen 55 und 56 bis zu dem einen Ende der Steuerwicklung 18 fort. Das andere Ende der Wicklung 18 ist über die Stromkreisleitungen 59 und 60 mit einem Diagonalpunkt 58 einer Diodenbrücke 61 verbunden. Eine benachbarte Diagonale 62 ist über eine Stromkreisleitung 63 an die Kollektor-Elektrode eines Transistors 64 angeschlossen, der als elektronischer Schalter wirkt Die Emitter-Elektrode des Transistors 64 ist geerdet wie dies durch das

■"> Bezugszeichen 67 angedeutet ist.

Dadurch wird ein Stromkreis von der Batterie 23 hergestellt, um einen Vormagnetisierungs-Gleichstrom immer dann durch die Steuerwicklung 18 zu schicken, wenn der Transistor 64 leitend ist Der letztere Zustand

i" wird durch eine Motor-Zeitsteuerung gesteuert, wie dies durch die Bezeichnung am Basiseingang des Transistors 64 angedeutet ist

Gleichzeitig mit dem Vormagnetisierungs-Gleichstrom durch die Steuerwicklung 18, d.h. wenn der

ι-'· Transistor 64 leitend ist, ist ein niederohmiger Wechselstromkreis parallel zur Wicklung vorhanden, der es den induzierten Wechselstromsignalen (vom Oszillator) ermöglicht, den Oszillator zu entlasten, so daß er nicht schwingt Diese nichtschwingenden

2(i Zustände stellen sich zwischen den Funkensignal-Intervallen ein, so daß der Oszillator außer Betrieb bleibt und kein Hochspannungs- und funkenerzeugendes Signal bis zu der gewünschten Zeit für jeden motorgesteuerten Zeitpunkt erzeugt wird, der auf das Funkenintervall für

-'> jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine bezogen ist

Dieser Inverterstromkreis arbeitet, wie oben dargelegt, als Rechteckwellen-Oszillator, der ungedämpfte Wellen von Hochspannungs-Funkensignalen in der Sekundärwicklung 12 zu gewünschten Zeitpunkten zur

t" Steuerung der Zeitintervalle erzeugt Die Intervalle werden durch die Steuerwicklung 18 gesteuert die die Schwingungen stoppt, wenn ein niederohmiger Wechselstromkreis parallel zu der Wicklung liegt Ein solcher niederohmiger Wechselstromkreis parallel zu der

r. Steuerwicklung 18 enthält eine Diodenbrücke 61 und auch eine Zener-Diode 70, die zwischen den Stromkreispunkt 52 und einen Diagonalpunkt 71 auf der Brücke 61 geschaltet ist.

Immer wenn der Transistor 64 leitend ist, so schafft er

■»ι ι einen niederohmigen Wechselstrompfad parallel zu der Wicklung 18, der wie folgt verläuft: Beginnend am unteren Ende (wie aus der Zeichnung ersichtlich) der Wicklung 18 geht er über die Leitungen 59 und 60 zur Brücke 61, wobei der in einer solchen Abwärtsrichtung

i> fließende Strom einen niederohmigen Pfad über die linke Diode der Brücke 61 und die Stromkreisverbindung 63 und durch den Transistor 64 zur Erde 67 hat Ein Rückflußstromkreis setzt sich über zwei parallele Pfade fort. Der erste Pfad geht über einen Erdanschluß 74,

■Ί» einen Diagonalpunkt 75, eine Diode 78, einen Diagonalpunkt 71, eine Leitung 79, eine Zener-Diode 70 und dann über die Leitungen 55 und 56 zu der anderen Seite der Wicklung 18. Der andere Rückflußstromkreispfad geht von dem Erdanschluß 24 zur Batterie 23 und dann über

»ι die Stromkreisleitungen 27 und 48 zu dem Schalter 46 (jetzt geschlossen). Dann setzt er sich fort über die Leitung 49, den Widerstand 50, die Diode 51, die Leitungen 55 und 56 bis zur anderen Seite der Wicklung 18.

wi Während der entgegengesetzten Halbperioden der in die Wicklung 18 induzierten Spannung verläuft der niederohmige Pfad für den in entgegengesetzter Richtung fließenden Rückstrom über die Leitungen und 55 zu dem Stromkreispunkt 52. Der Pfad setzt sich

·>■■ aann durch die Zener-Diode 70 (Durchbruchsspannung überschritten) bis zum Diagonalpunkt 71 auf der Brücke 61 und dann durch die untere linke Diode der Brücke 61 bis zum Diagonalpunkt 62 fort Vom Punkt 62 verläuft er

weiter über die Leitung 63 zum Transistor 64 und von dort über den ErdanschluB 67 zurück durch einen anderen Erdanschluß 74 zu einem entgegengesetzten Diagonalpunkt 75 auf der Brücke 61. Von diesem Punkt geht er über einen Widerstand 76 und eine Diode 77 zu dem Diagonalpunkt 58 und weiter über die Leitung 60 und die Leitung 59 zu dem anderen Ende der Wicklung 18.

Beiläufig ist zu bemerken, daß zusätzliche Kondensatoren, z. B. 80, 81 und 82 als Überbrückung für Radiofrequenzen vorgesehen sind. Dies ist wichtig, da es sich um einen Rechteckwellen-Oszillator handelt, der deshalb einen wesentlichen Anteil an Radiofrequenzenergien erzeugt.

Der Kern des Transformators wird so eingestellt, daß, wenn der Vormagnetisierungs-Gleichstrom durch die Steuerwicklung entfernt wird, der Oszillator immer positiv und augenblicklich einsetzt Es soll auch bemerkt werden, daß die vom Motor zeitlich gesteuerten Signale, die an die Basis-Elektrode des Transistors 64 gelegt werden, aus verschiedenen Quellen herrühren können. Ein Induktor 85 mit sättigungsfähigem Kern ist in den Oszillatorstromkreis parallel zu der Rückkopplungswicklung 17 eingeschaltet Er liegt auch zwischen den Basis-Elektroden der Transistoren 33 und 34.

Durch Bestimmung der besonderen Parameter für den Aufbau des Kerns und der Wicklung des Induktors

85 läßt sich die Frequenz des Oszillators steuern, da dei Induktor für eine gewünschte Frequenz gesättigt seil kann. Auf diese Weise kann die Oszillatorfrequenz dei Anordnung bei offenem Stromkreis so eingestell werden, daß sie einer Oberwellenfrequenz der Reso nanz-Grundwellenfrequenz angepaßt ist, die in dem di< Wicklung 12 enthaltenden Ausgangsstromkreis vornan den ist. Gleichzeitig kann der Leistungsbereich de Transistoren '33 und 34 im Vergleich zu den Primär-Sekundiir-Windungsverhältnis des Transforma tors und der P'rimärinduktanz unter Last so gewähl werden, daß ein angemessener Zündkerzenstron fließen kann.

In der oben beschriebenen Weise wird die Leerlauf oder Zündspannung am Ausgang der Wicklung 12 durcl den Resonanzeffekt wesentlich erhöht. Bei einei Anordnung mit Einzeltransformator jedoch wird di< Fähigkeit, eine angemessene Leistung im Funkensigna nach dem Zünden des Funkens zu erhalten, vermindert wenn nicht ein Induktor mit sättigungsfähigem Ken gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird Dies kommt daher, weil die Einstellung der Primärin duktanz des Transformators die Impedanz erhöht um folglich die Leistung reduziert, die abgegeben werdei kann. Eine solche ungünstige Einstellung ist aber nich nötig, wenn eine Induktanz mit sättigungsfähigem Ken verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zündanordnung für Brennkraftmaschinen, die einen Oszillator zur Erzeugung ungedämpfter Hochfrequenzwellen mit einer vorbestimmten Beiastungsfrequenz während gesteuerter Funkenintervalle sowie einen Einzeltransformator aufweist, dessen Sekundärwicklung einen mit ihrem Ausgang verbundenen Stromkreis mit Funkensignalen aus ungedämpften Hochfrequenzwellen nur während des gesteuerten Funkenintervalle speist, dessen Primärwicklung mit zwei Transistoren verbunden ist, dessen Rückkopplungswicklung an die Transistoren angeschlossen ist und durch dessen Steuerwicklung ein von der Brennkraftmaschine gesteuerter Vormagnetisierungs-Gleichstrom zur Ein- und Ausschaltung des Oszillators fließt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Rückkopplungswicklung (17) des Transformators (11) ein Induktor (85) mit sättigungsfähigem Kern verbunden ist, damit die Leerlauffrequenz des Oszillators im wesentlichen gleich einer von der Belastungsfrequenz wesentlich verschiedenen Oberwellenfrequenz der Grundwellen-Resonanzfrequenz des Sekundärwicklungs-Stromkreises (13) ist

2. Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (85) mit sättigungsfähigem Kern an die Basen der Transistoren (33,34) angeschlossen ist