DE2455457A1 - IGNITION DEVICE FOR COMBUSTION ENGINES - Google Patents
IGNITION DEVICE FOR COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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DUCELLIER & CIEDUCELLIER & CIE
23» rue Alexandre Dumas23 rue Alexandre Dumas
F-75 526 Paris Cedex 11F-75 526 Paris Cedex 11
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore, und zwar insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen sättigbaren Transformator, der einen Kondensator lädt, welcher sich mittels eines Thyristors über die Primärwicklung einer. Hochspannungsspule entlädt.The present invention relates to an ignition device for internal combustion engines, in particular for Motor vehicles comprising a saturable transformer, which charges a capacitor, which by means of a thyristor on the primary winding of a. High voltage coil discharges.
In bekannten Vorrichtungen wird der sättigbare Transformator konstant von der Fahrzeugbatterie gespeist. Auf diese Weise ergibt sich, daß die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator während der Entladung des betreffenden Kondensators bewirkt wird, woraufhin Fehlzündungen hervorgerufen werden. Diese Fehlzündungen rufen eine Beschädigung der elektronischen Bauelemente der Vorrichtung oder sogar des Transformators hervor.In known devices, the saturable transformer is constantly fed from the vehicle battery. In this way it is found that the energy transfer between the transformer and the capacitor is effected during the discharge of the capacitor in question, whereupon misfires be evoked. These misfires cause damage to the electronic components of the device or even the transformer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter-Vermeidung dieser Nachteile einen Weg zu zeigen, wie eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore, und zwar insbesondere für Kraftfahrzeuge, auszubilden ist, um bei relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand betriebssicher zu arbeiten.The invention is based on the object of avoiding These disadvantages show a way, as an ignition device for internal combustion engines, and in particular for Motor vehicles, is to be trained at relatively low circuitry effort to work reliably.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore von Kraftfahrzeugen, umfassend insbesondere einen Zündunterbrecher und einen sättigbaren Transformator, der zumindest einen Kondensator lädt, welcher sich über die Primärwicklung einer Spannungserhöhungsspule mittels eines Thyristors auf die Öffnung des Zündunterbrechers hin entlädt, erfinduhgsgemäß dadurch, daß der Beginn des Stromflusses in dem sättigbaren Transformator und der Beginn der Entladung des Kondensators über die Primärwicklung der Spannungserhöhungsspule gleichzeitig mit der Öffnung des Zündunterbrechers gesteuert sind, derart, daß der Kondensator Vollständig entladen wird, bevor die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator vorgenommen wird.The above-mentioned object is achieved in an ignition device for internal combustion engines of motor vehicles, comprising in particular an ignition breaker and a saturable transformer, the at least one capacitor loads, which is via the primary winding of a booster coil by means of a thyristor on the opening of the Ignition interrupter discharges, according to the invention in that the start of the current flow in the saturable transformer and the beginning of the discharge of the capacitor through the primary winding of the booster coil simultaneously with the Opening of the ignition breaker are controlled so that the capacitor is completely discharged before the energy transfer is made between the transformer and the capacitor.
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.With reference to drawings, the invention is exemplified below explained in more detail.
Fig. 1 zeigt eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 1 shows an ignition device according to the invention. Fig. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält in bekannter Weise einen Kondensator 2, der sich über die Primärwicklung 5a einer Spannungäerhöhungsspule 5 entlädt, deren Primärwicklung 5a in der Sekundärwicklung 5b eine Hochspannung in-The device according to FIG. 1 contains, in a known manner, a capacitor 2, which is located via the primary winding 5a a voltage increasing coil 5, the primary winding 5a of which in the secondary winding 5b carries a high voltage
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duziert, die - zur Zeit der Öffnung des Zündunterbrechers 1 die Ausbildung eines Zündfunkens an einer Zündkerze 4 ermöglicht .duziert, which - at the time of the opening of the ignition interrupter 1 enables the formation of an ignition spark on a spark plug 4 .
Die Steuerung der Entladung des Kondensators 2 ist durch den Zustand eines Thyristors 3 festgelegt. Der Zustand des betreffenden Thyristors ist durch eine Einrichtung 14 festgelegt, die durch den Zündunterbrecher 1 gesteuert ist.The control of the discharge of the capacitor 2 is determined by the state of a thyristor 3. The state of the relevant thyristor is determined by a device 14 which is controlled by the ignition interrupter 1.
Die Ladung des Kondensators 2 erfolgt über einen sättigbaren Transformator 6, der drei Wicklungen 6a, 6b, 6c enthält. Die betreffende Entladung des Kondensators 2 erfolgt dabei über Dioden 9 und 17.The capacitor 2 is charged via a saturable transformer 6 which contains three windings 6a, 6b, 6c. the The relevant discharge of the capacitor 2 takes place via diodes 9 and 17.
Gemäß der Erfindung wird der sättigbare Transformator 6 durch den Unterbrecher 1 in folgender Weise gesteuert: Die Wicklung 6a ist mit einem Ende am Pluspol der Batterie angeschlossen, und mit ihrem anderen Ende liegt sie über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 8 an Masse. Die Basis des Transistors 8 ist über einen Widerstand 10, der den Basisstrom des Transistors 8 begrenzt und damit die Basis des betreffenden Transistors schützt, mit dem Emitter eines Transistors 7 verbunden, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 8 verbunden ist und dessen Basis über einen Widerstand 13 mit einem Schaltungspunkt A verbunden ist. Die Basis des Transistors .7 ist ferner über einen Widerstand 11, der eine Strombegrenzung bewirkt, mit dem einen Ende der Wicklung 6c verbunden, die mit ihrem anderen Ende an Masse liegt. Ein Widerstand 15 ist der betreffenden Wicklung 6c parallelgeschaltetj er legt das Basispotehtial des Transistors 7 fest, wenn der Unter-According to the invention, the saturable transformer 6 is controlled by the breaker 1 in the following way: The winding 6a is connected at one end to the positive terminal of the battery, and at its other end it lies over the collector-emitter path of a transistor 8 to ground. The base of the transistor 8 is through a resistor 10, which limits the base current of the transistor 8 and thus protects the base of the transistor concerned, with the emitter a transistor 7, the collector of which is connected to the collector of the transistor 8 and the base of which is connected is connected to a circuit point A via a resistor 13. The base of transistor .7 is also over a resistor 11, which causes a current limitation, connected to one end of the winding 6c, which with its other end to ground. A resistor 15 is connected in parallel to the winding 6c in question; Base potential of transistor 7 fixed when the lower
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brecher 1 geöffnet ist. Die Wicklung 6b liegt mit ihrem einen Ende an Masse, und das andere Ende der betreffenden Wicklung ist über die Diode 9 mit dem Kondensator 2 verbunden. crusher 1 is open. The winding 6b is at one end to ground, and the other end of the relevant The winding is connected to the capacitor 2 via the diode 9.
Die betreffende Vorrichtung arbeitet wie folgt. Während der Unterbrecher 1 geschlossen ist, liegt der Punkt bzw. Schaltungspunkt A an Masse. Die Basis des Transistors 7 liegt daher gleichfalls an Masse. Damit ist die betreffende Vorrichtung gesperrt. Durch den sättigbaren Transformator fließt dabei kein Strom, was auch für den Thyristor 3 zutrifft. The device in question works as follows. During the Breaker 1 is closed, point or circuit point A is grounded. The base of the transistor 7 is located therefore also in mass. This means that the device in question is blocked. Through the saturable transformer No current flows, which also applies to the thyristor 3.
Auf das Öffnen des Unterbrechers 1 hin steigt das Potential am Punkt A an. Der Transistor 7 gelangt daraufhin in den entsperrten bzw. leitenden Zustand. Daraufhin fließt ein Strom in der Wicklung 6a des Transformators. Gleichzeitig wird der Thyristor 3 entsperrt bzw. übertragungsfähig gemacht. Der Kondensator 2 entlädt sich daher über die Primärwicklung 5a der Spannungserhohungsspule 5.When the breaker 1 opens, the potential at point A rises. The transistor 7 then reaches the unlocked or conductive state. A current then flows in the winding 6a of the transformer. Simultaneously the thyristor 3 is unlocked or made transferable. The capacitor 2 therefore discharges through the primary winding 5a of the booster coil 5.
Der Stromfluß in der Wicklung 6a ruft eine elektromotorische Kraft in der Wicklung 6c hervor, was zur Folge hat, daß die Transistoren 7 und 8 weiter entsperrt bzw. in den leitenden Zustand überführt werden, und zwar bis zur Sättigung der Vorrichtung. In diesem Augenblick sperren die Transistoren und 8. Die Polaritäten der Spannungen an den Wicklungen 6a, 6b und 6c kehren sich um, und die in der Wicklung 6a gespeicherte Energie wird über die Wicklung 6b und die Diode auf den Kondensator 2 übertragen. Der Kondensator 2 speichert diese Ladung bis zur nächsten Öffnung des Unterbrechers.The current flow in the winding 6a causes an electromotive force in the winding 6c, with the result that the Transistors 7 and 8 are further unlocked or transferred into the conductive state, namely until the saturation Contraption. At this moment, the transistors and 8. The polarities of the voltages on the windings 6a, 6b and 6c are reversed and the energy stored in winding 6a is passed through winding 6b and the diode transferred to the capacitor 2. The capacitor 2 stores this charge until the next time the breaker is opened.
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Die Zeitkonstanten, nämlich zum einen der Spannungs- bzw. Stromzuführung zu dem Transformator 6 und zum anderen der Kondensatoranordnung 2 und der Primärwicklung 5a, sind so gewählt, daß die Dauer der Spannungsanlegung bzw. Stromzuführung zu dem Transformator 6 stets länger ist als die Dauer der Entladung des Kondensators 2. Auf diese Weise ist der Thyristor 3 stets im Augenblick der Energieübertragung gesperrt.The time constants, namely on the one hand the voltage or current supply to the transformer 6 and on the other hand the Capacitor arrangement 2 and the primary winding 5a are like that chosen that the duration of the voltage application or power supply to the transformer 6 is always longer than that Duration of the discharge of the capacitor 2. In this way, the thyristor 3 is always at the moment of energy transfer locked.
Es sei bemerkt, daß der Vorteil, den die gleichzeitige Steuerung des Transistors 3 und der Transistoren 7 und 8 während des Öffnens der Unterbrecherkontakte 1 im Normalbetrieb mit sich bringt, darin besteht, daß ein unregelmäßiges Arbeiten der Vorrichtung durch Leitendsein des Thyristors während der Ladung des Kondensators 2 vermieden ist. .It should be noted that the advantage that the simultaneous control of the transistor 3 and the transistors 7 and 8 during the opening of the breaker contacts 1 in normal operation brings with it, is that an irregular operation of the device by Leitendsein the Thyristor is avoided during the charging of the capacitor 2. .
Sämtliche Elemente sind somit durch den Unterbrecher 1 geschützt, der ein mechanischer Unterbrecher sein kann oder der aus Halbleiterelementen oder aus anderen Einrichtungen aufgebaut sein kann, die dieselbe Funktion gewährleisten.All elements are thus protected by the breaker 1, which can be a mechanical breaker or that of semiconductor elements or other devices can be constructed that ensure the same function.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ermöglicht, insgesamt über eine Spannungsvorderflanke zu verfügen, um die Zündung zu bewirken, und zwar derart, daß diese während einer Zeitspanne anhält, die für die Zündung der Zündkerzen erforderlich ist.The embodiment shown in Fig. 2 enables, overall to have a voltage leading edge to cause the ignition, in such a way that this during a Length of time required for the spark plugs to ignite.
Die Zündvorrichtung enthält, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform bereits beschrieben worden ist, einen sättigbaren Transformator 6A und dessen Steuereinrichtung 19» bestehend aus Transistoren, die durch den Zündunterbrecher 1A gesteuertAs has already been described in the previous embodiment, the ignition device contains a saturable one Transformer 6A and its control device 19 »consisting of transistors controlled by the ignition breaker 1A
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werden. Dieser Zündunterbrecher 1A steuert außerdem über eine Einrichtung 14A den Leitzustand eines Thyristors 3A, einer Diode 9A und eines Widerstands 12A.will. This ignition breaker 1A also overrides a device 14A the conductive state of a thyristor 3A, a diode 9A and a resistor 12A.
Gemäß.der Erfindung lädt der sättigbare Transformator 6A über die Diode 9A zwei Kondensatoren 20 und 24, die in Reihe-liegend mit den Primärwicklungen 23a bzw. 27a zweier Zündspulen 23 bzw. 27 verbunden sind.According to the invention, the saturable transformer 6A charges via the diode 9A two capacitors 20 and 24, which are shown in Lying in series with the primary windings 23a and 27a of two Ignition coils 23 and 27 are connected.
Jede Primärwicklung besitzt eine Parallelschaltung, bestehend aus einer Diode und einem Widerstand; das sind in einem Fall die Diode 21 und der Widerstand 22 für die Primärwicklung 23a, und in dem anderen Fall sind dies die Diode und der Widerstand 26 für die. Primärwicklung 27a. Die Anschlüsse sind hier in derselben Weise realisiert wie bei der zuvor genannten Ausführungsform.Each primary winding has a parallel connection, consisting of a diode and a resistor; these are in in one case the diode 21 and the resistor 22 for the primary winding 23a, and in the other case these are the diode and the resistor 26 for that. Primary winding 27a. The connections are made here in the same way as for the aforementioned embodiment.
Die Sekundärwicklungen 23b und 27b sind in Reihe geschaltet, und ihre freien Enden C bzw. D sind mit den Elektroden einer Zündkerze 4A verbunden.The secondary windings 23b and 27b are connected in series, and their free ends C and D are connected to the electrodes one Spark plug 4A connected.
Eine . geringwertige Diode 28 mit einer Durchbruchsspannung, die über der Leerlaufspannung der Sekundärwicklung 27b liegt, ist den Anschlüssen der Sekundärwicklung 27b der eine hohe Impedanz besitzenden Spule parallelgeschaltet. Diese Diode schließt die betreffende Sekundärwicklung kurz, wenn die Sekundärwicklung 23b der Steuerspule geringer Impedanz in Betrieb ist, und zwar derart, daß der Widerstand der Sekundärwicklung 27b die Leistung der betreffenden Spul« 23 in keiner Weise bedämpft.One . low-value diode 28 with a breakdown voltage that is above the open circuit voltage of the secondary winding 27b, the terminals of the secondary winding 27b of the high-impedance coil are connected in parallel. This diode short-circuits the relevant secondary winding when the secondary winding 23b of the control coil low impedance is in operation, in such a way that the resistance of the secondary winding 27b the power of the respective Spool 23 is not attenuated in any way.
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Die betreffende Vorrichtung arbeitet wie folgt. Auf Öffnen des Unterbrechers hin gelangt der sättigbare Transformator 6A bis in die Sättigung, und zwar mittels seiner Steuereinrichtung 19. Gleichzeitig steuert der Thyristor 3A, der durch seine Steuereinrichtung 14A durchlässig gemacht wird, die gleichzeitige Entladung der Kondensatoren 20 und 24 über die Primärwicklungen 23a und 27a der Spulen 23 bzw. 27.The device in question works as follows. Open towards the breaker, the saturable transformer 6A reaches saturation by means of its control device 19. At the same time, the thyristor 3A, which is made conductive by its control device 14A, controls the simultaneous discharge of the capacitors 20 and 24 via the primary windings 23a and 27a of the coils 23 and 27, respectively.
Die Spule 23, die eine geringe Impedanz besitzt, ist die Steuerspule. Die-von ihrer Sekundärwicklung 23b erzielte Wellenfront besitzt einen" sehr steilen Anstieg, dessen Dauer weniger als 10/Us beträgt. Damit bildet sich zwischen den Elektroden der Zündkerze 4A ein Lichtbogen aus, und die Spule 27 besitzt eine beträchtliche Impedanz. Die Diode 28 schließt die Sekundärwicklung 27b kurz, und zwar derart, daß die maximale Leistung der Spule 23 erhalten wird. Die Spule 27 verursacht auf Grund ihrer beträchtlichen Impedanz eine Wellenfront an ihrer Sekundärwicklung 27b, die viel weniger steil ist als die Wellenfront der Steuerspule. Die Dauer der betreffenden Wellenfront ist länger, da sie den Lichtbogen über eine ms-Daier hinweg aufrecht hält. Diese Wellenfront liegt unterhalb der Dauer des Lichtbogens, der durch die Spule 23 hervorgerufen wird, und die Spannung liegt leicht oberhalb der Lichtbogenspannung.The coil 23, which has a low impedance, is the control coil. Die-scored from its secondary winding 23b Wavefront has a "very steep rise, the duration of which is less than 10 / Us Electrodes of the spark plug 4A arcing, and the coil 27 has a considerable impedance. The diode 28 short-circuits the secondary winding 27b in such a way that the maximum power of the coil 23 is obtained. the Due to its considerable impedance, coil 27 causes a wave front on its secondary winding 27b that much is less steep than the wave front of the control coil. The duration of the wavefront in question is longer because it is the arc sustains over a ms-Daier. This wave front is below the duration of the arc created by coil 23 and the voltage is light above the arc voltage.
In der betreffenden Vorrichtung ist es sehr vorteilhaft, die, symmetrischen Schaltungskreise zu verwenden, bestehend aus den Kondensatoren 20, 24, den Dioden 21, 25 und den Widerständen 22, 26. Die Realisierung eines einzigen Gehäuses ist leicht.Tatsächlich sind in dem Gehäuse 29 (das durch Strichpunktlinien dargestellt bzw. angedeutet ist) dieIn the device in question, it is very advantageous to to use the symmetrical circuits consisting of the capacitors 20, 24, the diodes 21, 25 and the Resistors 22, 26. The realization of a single housing is easy. In fact, in the housing 29 (the is represented or indicated by dash-dotted lines) the
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beiden Spulen 23 und 27 und die Diode 28 derart untergebracht, daß lediglich vier Anschlüsse vorgesehen sind, nämlich die Anschlüsse D, C, E und B. Der Anschluß D ist der Hochspannungsanschluß; der Anschluß C ist der Masseanschluß, der Anschluß E ist der Anschluß der Steuerspule 23, und der Anschluß B ist der Anschluß der Spule 27, die den Lichtbogen aufrecht erhält.two coils 23 and 27 and the diode 28 so housed that only four connections are provided, namely the Connections D, C, E and B. Connection D is the high voltage connection; the connection C is the ground connection, the connection E is the connection of the control coil 23, and the connection B is the connection of the coil 27, which maintains the arc.
Die Tatsache, daß die symmetrischen Schaltungen 20-21-22 und 24-25-26 vorgesehen sind, vermeidet gänzlich Montagefehler und vereinfacht die Kennzeichnung auf dem Behälter 29, da nämlich die symmetrischen Schaltungen an dem Anschluß E bzw. dem Anschluß B angeschlossen sein können, ohne daß die Vorrichtung gestört wird.The fact that the symmetrical circuits 20-21-22 and 24-25-26 are provided completely avoids assembly errors and simplifies the identification on the container 29, since the symmetrical circuits at the connection E or the connection B can be connected without the device being disturbed.
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Durch die Erfindung ist/eine Zündvorrichtung geschaffen, umfassend insbesondere einen sättigbaren Transformator, der die Aufladung eines Kondensators steuert, dessen Entladung über die Primärwicklung einer Spannungserhohungsspule erfolgt. Der betreffende Transformator wird von zwei Transistoren her gesteuert, die auf die Öffnung eines Zündunterbrechers hin entsperrt bzw. in den leitenden Zustand gebracht werden. Dadurch wird der Stromfluß in dem Transformator ermöglicht. Die betreffenden Transistoren werden wieder gesperrt, wenn der Transformatorkreis gesättigt ist. Dadurch wird der Stromfluß durch den Transformator aufgehoben. Ferner wird die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator ermöglicht. Der betreffende Kondensator speichert die Energie bis zu einer nachfolgenden Öffnung des Unterbrechers, mit der ein neuer Zyklus beginnt.The invention provides an ignition device comprising in particular a saturable transformer, which the Controls the charging of a capacitor, the discharge of which takes place via the primary winding of a voltage booster coil. The transformer in question is controlled by two transistors that respond to the opening of an ignition breaker unlocked or brought into the conductive state. This enables the current to flow in the transformer. The transistors in question are blocked again when the transformer circuit is saturated. This will stop the current flowing through the transformer. Furthermore, the Enables energy transfer between the transformer and the capacitor. The capacitor in question stores the Energy until the breaker is subsequently opened, with which a new cycle begins.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, daß ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch Modifikationen der Ausführungsformen möglich sind, wie die Verwendung eines anderen Unterbrechers als eines mechanischen Unterbrechers.Finally, it should be pointed out that modifications of the embodiments are still possible without deviating from the inventive concept, such as the use of a different interrupter than a mechanical breaker.
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