DE2618222B2

DE2618222B2 - Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2618222B2
Application number: DE2618222A
Authority: DE
Inventors: Hans Thorsten Henrik Carlsson; Leif Bertil Aamaal Gustafsson (Schweden)
Original assignee: Aktiebolaget Svenska Elektromagneter, Aamaal (Schweden)
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1979-05-17
Also published as: SE7504829L; SE389894B; DE2618222A1; DE2618222C3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer bekannten elektronischen Zündanlage dieser Art (DE-OS 19 56 793) ist der zur Ladespule parallel geschaltete Varistor nur eine der vorgeschlagenen Möglichkeiten. Statt dem Varistor kann auch ein Kondensator zur Ladespule parallel geschaltet sein. In einer weiteren Alternative wird vorgeschlagen, den Varistor bzw. den Kundensator zum Ladegleichrichter parallelzuschalten, der auf diese Weise gegen Überspannungsstöße geschützt wird. Weiter bewegt sich der auf dem Schwungrad angeordnete Magnet zuerst an dem Außenschenkel mit der Ladespule, dann an dem Mittelschenkel mit der Zündspule und schließlich an dem zweiten Außenschenkel mit der Triggerspule vorbei. Dadurch ergibt sich weder die bestmögliche Energieausnützung für das Laden, noch, aufgrund des Auftretens von Zündschwingungen, die optimale Reproduzierbarkeit für den Zündzeitpunkt Grundsätzlich sind aber derartige Zündanlagen insbesondere für kleine Brennkraftmaschinen gut geeignet. Man kommt mit kleinem Schwungraddurchmesser aus und kann sämtliche elektronische Bausteine außerhalb des Schwungrades in einer kompakten und in Hartkunststoff, wie Epoxiharz vergossenen Einheit zusammenziehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Zündanlage dieser bekannten Bauart Überlagerung auszugestalten, daß bei Beibehaltung der Absicherung der elektronischen Bausteine gegen Überlastung und damit Zerstörung ein noch verbesserter Ablauf bezüglich der Ladung des Zündkondensators bzw. der präzisen Bestimmung des Zündzeitpunkts erzielt wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Te:! des Anspruchs 1 zu entnehmen. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Man erkennt zunächst, daß der auf dem Schwungrad angeordnete Magnet sich zuerst an dem ersten Außenschenkel mit der Triggerspule, dann an dem Mittelschenkel mit der Zündspule und erst zuletzt an dem zweiten Außenschenkel mit der Ladespule vorbeibewegt. Dabei ist der Zeitpunkt des Beginns der Entladung des Zündkondensators in die Primärwicklung der Zündspule bei Vorbeigang des Magneten an dem ersten Außenschenkel mit der Triggerspule so gewählt, daß die während der Entladung in der Primärwicklung und damit infolge der magnetischen Kopplung auch in der Sekundärwicklung und in der Ladespule induzierten Spannungen zeitlich unmittelbar vor den Spannungen

liegen, die beim anschließenden wenn des Magneten an dem Mittelschcnkel in der Primär- und Sekundärwicklung der Zündspule induziert werden. Es ergibt sich so beim Triggern des Zündfunkens eine gute Reproduzierbarkeit, weil nur die positive Spannung ausgenützt wird. Weiter ergibt sich dadurch, daß die Ladespule auf dem bezüglich der Drehrichtung des Schwungrades letzten, zweiten Außenschenkel angeordnet ist, die größtmögliche Energieausbeute für das Laden des Zündkondensators, weil dieses im Verlauf der Wegbewegung des auf dem Schwungrad angeordneten Magneten vom gesamten dreischenkligen Kern erfolgt Die beiden Wicklungen der Zündspule und die Ladespule weisen gleiche Wickjungsrichtungen auf, so daß die beim Vorbeigang des Magneten auf dem Schwungrad am Mittelschenkel in der Sekundärwicklung der Zündspule induzierte größte Spannung kleiner ist und ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweist wie die in der Sekundärwicklung bei Entladen des Zündkondensators in die Primärwicklung der Zündspule induzierte größte negative, den Zündfunken erzeugende Spannung, und so daß die bei der Entladung des Zündkondensators in die Primärwicklung der Zündspule infolge der magnetischen Kopplung in der Ladespule in Form einer Schwingung induzierte Spannung zunächst im Zeitpunkt des Auftretens der in der Sekundärwicklung induzierten größten negativen, den Zündfunken erzeugenden Spannung positiv und anschließend mit kleiner werdender Amplitude abwechselnd negativ und positiv ist, wobei aufgrund der in der Ladespule induzierten positiven Spannung über die Ladediode des Zündkondensators ein Ladestrom fließt und wobei die in der Ladespule induzierte negative Spannung von dem Varistor abgeleitet wird. Es ergeben sich somii durch die Induktion des Magneten auf dem Schwungrad bzw. durch den bei der Entladung des Zündkondensators in die Primärwicklung der Zündspule fließenden Entladestrom gleiche Magnetflußrichtungen, so daß sich die entsprechenden Magnetflüsse addieren. Das führt dazu, daß der vom Triggerimpuls angesteuerte steuerbare Halbleiterschalter bereits zu Beginn des Fließens des Entladestromes voll aufgemacht wird, was der von der Triggerspule erzeugte Triggerimpuls alleine nicht vermochte, durch die durch Überlagerung erzeugte Spannungsspitze aber ermöglicht wird. Diese Spannungsspitze tritt aber so kurzzeitig auf, daß eine Zerstörungsgefahr nicht gegeben ist. Der steuerbare Halbleiterschalter bleibt überdies leitfähig und führt den Ladestrom ab, der als Reaktion auf den Zündfunken entstanden ist

Wird zweckmäßigerweise zwichen den Verbindungspunkt von Ladediode und Zündkondensator einerseits und Erde andererseits parallel zum steuerbaren Halbleiterschalter eine Diode geschaltet, so erfolgt dadurch eine Absicherung des aus Zündkondensator und Primärwicklung gebildeten Kreises und ein Schutz der als steuerbarer Halbleiterschalter verwendeten Thyristoren bzw. der in der Schaltung vorgesehenen Dioden, da eine Überlastung nicht zu fürchten ist und der Zündkondensator durch die Diode nach jedem Zündfunken vollständig entladen wird.

Wird zur Triggerspule ein Nebenanschlußwiderstand parallel geschaltet so kann sichergestellt werden, daß der Triggerimpuls jeweils einen vorbestimmten festen Spannungswert aufweist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Primärwicklung und die Sekundärwicklung der Zündspule 70±5 Windungen und 6000 bis 7000 Windungen haben. In diesem Fall sind die durch den Magnet auf dem umlaufenden Schwungrad induzierten Spannungsspitzen hinlänglich klein und rufen überdies durch die oben erläuterte gleiche Wicklungsrichtung von Zündspule und Ladespule keine unerwünschten Zusatzfunken an der Zündkerze hervor.

Man erhält also durch die geschickte Anordnung und Schaltung einen genau definierten Zündzeitpunkt und einen leistungsstarken Zündfunken, kann aber wegen

ίο der dabei erziehen guten Sicherung der elektronischen Bausteine gegen Überlastung die Zündanlage in der bewährten verkapselten Bauweise aus billigen Bausteinen erstellen.

In der Zeichnung ist die Erfindung bespielsweise

is veranschaulicht und zwar zeigt

Fi g. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungsform der elektronischen Zündanlage mit dreischenkligem Kern am Umfang eines einen zweipoligen Magneten aufweisenden Schwungrades,

F i g. 2 dia Schaltung der Zündanlage von F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil der Zündkerze, F i g. 4 eine grafische Darstellung der ELischwingvorgänge,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab die Einschwingvor-

gänge bei der Bildung des Zündfunkens,

F i g. 6 iine gegenüber F i g. 2 vereinfachte Schaltung und

Fig.7 eine grafische Darstellung der Spannungs-Strom-Kennlinie zweier unterschiedlicher Varistorty-

jo pen.

F i g. 1 zeigt einen dreischenkligen Kern 1 aus Eisen, der am Umfang eines umlaufenden Schwungrades 2 angeordnet ist das seinerseits an seinem Umfang einen zweipoligen Magneten 3 aufweist der als Dauermagnet ausgeführt ist Der Polabstand des Magneten 3 ist zumindest nahezu gleich dem Abstand zwischen benachbarten Schenkeln des dreischenkligen Kerns 1.

Der Mittelschenkel 4 des Kerns trägt eine Zündspule 5 mit einer Primärwicklung 6 und einer Sekundärwick lung 7. Ein erster Außenschenkel 8 des Kerns trägt eine

Triggerspule 9, während auf einem zweiten Außen-

schennel 10 des Kerns 1 eine Ladespule 11 angeordnet ist

Das Schwungrad 2 sitzt auf einer Motorwelle 12 und

läuft mit dieser in Richtung des Pfeils P ί derart um, daß der Magnet 3 sich zuerst an dem ersten Außenschenkel 8 mit der Triggerspule 9, dann an dem Mittelschenkel 4 mit der Zündspule 5 und schließlich an dem zweiten Außenschenkel 10 mit der Ladespule 11 vorbeibewegt F i g. I zeigt eine Stellung des Magneten 3 mit einem geschlossenen Magnetkreis aus diesem Magneten sowie dem Mittelschenkel 5 und dem ersten Außenschenkel 8. Der Magnetfluß in dieser Stellung ist durch den Pfeil P2 angideut;2t

>) Die elektronische Zündanlage weist zusätzlich verschiedene elektronische Bausteine auf, die auJ Stromkreisplatten oder dergleichen aufgebaut und in unmittelbarer Verbindung mit dem Kern 1 und den erwähnten Spulen in eine feuchtigkeitssichere und mechanisch

μ feste Einkapselung aus Hartkunststcif, vorzugsweise aus Epoxiharz eingebettet sind. Man erhält so einen kompakten Baustein, der leicht einzubauen und leicht auszuwechseln ist

Fig.2 zeigt den Kern 1 symbolisch und überdies

neben den bereits erläuterten Spulen die in die Zündanlage eingegliederten elektronischen Bausteine. Der Pfeil Pi deutet wieder den Vorbeilauf des Magneten 3 an dem ersten Außenschenkel 8, dem

Mittelschenkel 4 und dem zweiten Außenschenkel 10 an. Man erkennt weiter einen mit einer Ladediode 13 in Reihe an die Ladespule 11 angeschlossenen Zündkondensator 14. Zwischen Ladediode 13 und Zündkondensator 14 ist ein steuerbarer Halbleiterschalter 15 in Gestalt eines Thyristors angeschlossen. Parallel zu diesem ist eine Entlade-Diode 16 für den Zündkondensator 14 geschaltet Die nicht an den Verbindungspunkt von Ladediode 13 und Zündkondensator 14 gelegten Anschlüsse des steuerbaren Halbleiterschalters 15 bzw. der Entlade-Diode 16 sind an Erde gelegt. Die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 15 ist über die Triggerspule 9 ebenfalls an Erde gelegt. Parallel zur Triggerspule 9 ist dabei ein Nebenschlußwiderstand 17 geschaltet, der den Triggerimpuls auf einem vorbestimmten Spannungsschwellwert einstellt. Der steuerbare Halbleiterschalter 15 wird leitend, sobald an seine Steuerelektrode der Triggerimpuls gelegt wird.

Zur Ladespule 11 parallel ist ein Varistor 18 mit spannungsabhängigem Widerstandswert geschaltet. Überdies sind die Primärwicklung 6 und die Sekundärwicklung 7 der Zündspule 5 autotransformatorartig miteinander verbunden, während an die freie Klemme der Sekundärwicklung 7 in üblicher Weise eine Zündkerze 19 angeschlossen ist.

Die Wicklungen der Zündspule 5 sind aufgrund von Praxiserlahrungen stets derart angeordnet, daß der Zündfunken an der Zündkerze 19 von ihrer Zentralelektrode 20 zur Seitenelektrode 21 überspringt, wie das der Pfeil P3 andeutet. Dadurch wird das komprimierte Gas 22 in der Nähe der Elektroden der Zündkerze 19 negativ ionisiert. Es findet ein Elektronenübergang von der Zentralelektrode 20 zur Seitenelektrode 21 statt. Der Grund für die auch bei der hier erläuterten elektronischen Zündanlage durchgeführte Verwendung eines negativen Zündfunkens mit Überschlag von der Zentralelektrode 20 auf die Seitenelektrode 21 liegt darin, daß hierdurch die unvermeidbare Elektrodenerosion an der Zentralelektrode ansetzt, die langsam verbraucht wird, während der Elektrodenabstand durch Nachstellung der Seitenelektrode 21 nachreguliert werden kann.

Fig.4 zeigt den Spannungsverlauf in den einzelnen Spulen beim Vorbeilauf des Magneten 3 am Kern 1 in der durch den Pfeil Pi angedeuteten Richtung in Abhängigkeit von der Zeit. Dabei sind in der Figur oben zunächst die Potentialverläufe bei lastfreiem Betrieb, also bei offenen Ausgangsenden der Spulen dargestellt. Darunter erscheinen die Potentialverläufe, wie sie sich im Lastbetrieb, also bei laufender Brennkraftmaschine ergeben.

Die Zeitdifferenz zwischen fo und t\ entspricht einer vollständigen Umdrehung der Motorwelle 12. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die einzelnen Kurven bezüglich der Zeit etwas gedehnt Sie geben also nur die wechselseitige Beziehung der jeweiligen Potentialverläufe wieder, nicht jedoch einen absoluten Zeitbezug. Ebenso deuten die angegebenen Spannungen den Spannungsverlauf nur an. Die angegebenen Amplituden sind jedoch nicht als Istwerte aufzufassen.

In den Diagrammen der F i g. 4 gibt eine erste Gruppe von Kurven Ku K^, Kj den Spannungsverlauf in der Triggerspule 9, der Zündspule 5 bzw. der Ladespule 11 bei lastfreien Spulen wieder. Die Spannungen werden in den Spulen der Reihe nach bei Vorbeilauf des Magneten 3 am Kern 1 erzeugt. Die Kurve K\ zeigt die in der Triggerspule 9 induzierte Spannung, die einen erheblichen positiven Spannungswert erreicht. Die Kurve Ki zeigt die in der Zündspule 5 induzierte Spannung wahrend eines vollständigen Flußwechsels im Mittelschenkel 4. Man erkennt eine hohe positive Spannungsspitze Ut sowie seitlich vor bzw. nach dieser zwei im

s wesentlichen gleich große, aber gegenüber der positiven Spannungsspitze verminderte Amplituden aufweisende negative Spannungsspitzen 02, #3. Die Kurve Kj zeigt die in der Ladespule 11 induzierte Spannung mit einer hohen positiven Spanr,ungsspitze Q₄, der eine etwa gleich große negative Spannungsspitze #s voran und eine wesentlich kleinere Spannungsspitze #6 nachgeht.

Eine zweite Gruppe von Kurven XY, K/ und Kj zeigt die in die Spulen während des Betriebs der Brennkraftmaschine induzierten Spannungen. Die Kurve K\ für die Triggerspule 9 weist bei Spannung #7 einen Knick auf. Die Spannung 0; hat dabei den durch den Nebenschlußwiderstand 17 festgelegten Spannungsschwellwert, bei dem der gesteuerte Halbleiterschalter leitend wird. Der bei der Spannung #7 in der Kurve K\ auftretende Knick definiert somit den Zündzeitpunkt der Zündanlage, der in Fig.4 durch eine vertikal durchgezogene Linie hervorgehoben ist (Zündzeitpunkt

Im Zündzeitpunkt t₂ geht der als Halbleiterschalter 15 dienende Thyristor in den leitenden Zustand über und bildet mit dem Zündkondensator 14 und der Primärwicklung 6 der Zündspule 5 einen geschlossenen Stromkreis. Im Normalbetrieb und beim Anlassen der Brennkraftmaschine wird der Zündkondensator mit der

jo Spannung ■#< über der Ladespule 11 gemäß Kurve K3 geladen. Diese so aufgebaute Ladung wird nach der Zündung des Thyristors momentan aus dem Zündkondensator 14 über die Primärwicklung 6 entladen. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung 7 eine hohe Zündspannung in der Größenordnung von 25 kV induziert, die nun einen Funkenüberschlag an der Zündkerze 19 zur Foigc hat. Der Zündfunke muß eine Funkendauer At von etwa 0,2 msec bei einer Motordrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute haben, die ausreicht, um das komprimierte Gasgemisch zu zünden. Aus F i g. 2 ist zu entnehmen, daß die Ladediode 13 nur die positiv verlaufende Spannungsspitze aus der Ladespule 11 zum Zündkondensator 14 durchläßt und die Entlade-Diode 16 ein vollständiges Entladen des Zündkondensators nach jeder Zündung bewirkt. Weiter läßt die Kurve Κ-ί erkennen, daß auch dem oben erläuterten Erfordernis eines negativen Zündfunkens Rechnung getragen wird: Im Zündzeitpunkt fc weist die Kurve eine sehr hohe negative Spannungsspitze X\ auf, die einen Wert von 25 kV oder mehr erreich· Die Entladung durch die Zündspule 5 führt zu einer gedämpften Folge von Spannungsschwingungen. Mindestens eine von diesen bildet eine positive Spannungsspitze Xi mit beträchtlicher positive Amplitude. Durch

ss diese wird trotz der negativen Ionisation im Gas 22 der Funkenüberschlag zwischen den Elektroden der Zündkerzen aufrechterhalten und damit die Zündfunkendauer bis in die nächstfolgende negative Spannungsspitze hinein verlängert, deren Amplitude zwar beträchtlich niedriger ist, deren Zündfunkenbildung jedoch durch die negative Ionisation des Gases 22 im Bereich der Elektroden der Zündkerzen 19 unterstützt wird. Danach ist die Dämpfung bereits so stark, daß die Funkendauer beendet wird. Selbstverständlich wird die Funkendauer

es außer durch die angeführter, Einflösse auch noch durch verschiedene andere Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch den Abstand zwischen Zentralelektrode 20 und Seitenelcktrode 21, die Verdichtung der Brennkraftma-

sehine, die Verbrennurigsrückständc auf den Elektroden usw.

Nach Ende der Funkendauer/1/ist dcrSpannungsvcrlauf der Kurve X?' in der Zündspule 5 im wesentlichen demjenigen nach Kurve Ki im lastfreien E)ctricb zu vergleichen. Es treten also eine positive Spannungsspitze i?8 und zwei etwas kleinere negative .Spannungsspitzen % auf. Für die ordnungsgemäße Funktion der elektronischen Zündanlage ist es äußerst wichtig, diese Spannungsspilzen so zu beeinflussen, daß sie keine erneute Funkenbildung in der Ziindkerzr 19 hervorrufen. Auch wird der gesteuerte Halbleiterschalter 15 nur dann wieder nichtleitend und blockiert den Stromdurchgang, wenn die Spannung gemäß Kurve K/ für eine bestimmte Zeitspanne auf Null gehalten werden kann. Andernfalls wird der Zündkondcnsaior 14 beim folgenden Ladeimpuls nicht voll aufgeladen.

Zwei Bedingungen müssen erfüllt sein, damit es an der 7ündkrr7i» 19 nii-hl infnlgp rW Spannungen)!/nn /).._ /J zu einem Funkenübcrschlag außer der Reihe komm;. Die .Spannungsspitzen dürfen einerseits nicht zu hoch sein. Andererseits soll die größte Spannungsspit/.c iV* entgegengesetzt zur negativen Spannungsspit/.c ΛΊ der Zündspannung gerichtet, also positiv sein. Das negativ ionisierte Gas 22 stellt einen Widerstand für einen Funken aufgrund der positiven Spannurgsspitze i7₈ dar. Es besteht deshalb kein Risiko einer Funkenbildung selbst dann, wenn die positive Spannungsspitzc i?« Werte von 4.5 bis 5 kV erreicht. Die anschließende negative Spannungsspitze Oq darf jedoch praktisch nur eine Wert von etwa 2 kV erreichen, da bei negativen Spannungsspitzen nur bis /u diesem Wert kein Funkenbildungsrisiko besteht. Der Vollständigkeit halber sei angegeben, daß die den Zündkondensator 14 aus der Ladespule 11 zugeführte Ladcspanniing mi' Rücksicht auf die bei einer derartigen elektronischen Zündanlage verwendeten elektronischen Bausteine einen Betrag von 425 V nicht überschreiten soll.

In der Ladespule 11 treten sehr hohe induzierte Einschwingslöße auf. wenn es zur Bildung des Zündfunkens komr.t. Diese Einschwingstößc sind völlig unabhängig von df ι oben erläuterten Spannungsverläufen. die durch den Vorbeilauf des Magneten 3 am Kern 1 hervorgerufen werden.

Fig. 5 dient der Erläuterung der Einschwingstöße, wobei hier wie in Fig. 4 die Spannung über der Zeit aufgetragen ist. Die in F i g. 5 oben eingezeichnete Kurve Ka zeigt im größeren Maßstab und zeitlich gespreizt den Spannungsverlauf während der Funkendauer Δt. Man erkennt die negative Spannungsspitze X] der Zündspannung, die anschließende positive Spannungsspitze Ai sowie die zeitlich nächstfolgende negative Spannungsspitzc Aj. Der Zündzeitpunkt b und die Funkendauer At sind ebenfalls eingetragen. Die Funkenüberschläge verursachen eine Abplattung der Spannungsspitzen Ai, A3, wie aus der Figur zu erkennen. Das gilt auch für die Spannungsspitze ΑΊ, obwohl hier die Amplitudenänderungen sehr rasch erfolgen.

Die untere Kurve K^ in F i g. 5 gibt die Einschwingstöße wieder, die in der Ladespule 11 nach dem Zündzeitpunkt ti während der Funkendauer infolge der magnetischen Kopplung zwischen dem Mittelschenkel 4 und dem zweiten Außenschenkel 10 des Kerns 1 auftreten.

F i g. 6, in der die Schaltung nach F i g. 2 etwas verdeutlicht ist, zeigt das während der Funkendauer entstehende Magnetfeld durch die strichpunktierte Linie 23 und den Doppelpfeil PA angedeutet. Ferner ist die Siromflußrichtung beim Laden des /ündkondensators 14 durch Pfeil P5 angedeutet, die Stromflußrichtung beim Entladen durch einen Pfeil Pb bzw. durch eine strichpunktierte Linie 24.

Es liegt auf der Hand, daß die Richtung der Einschwingstöße nach Kurve K% durch die Magnetflußrichtung nach Fig.6 bestimmt wird, also durch die wechselseilige Beziehung der Wicklungsrichtungen der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7 der

to Zündspule 5 bzw. der Ladespule 11. Gleichfalls ist klar, daß die Einschwingstößc nach Kurve K-, in ihrer Anzahl der Zahl der .Spannungsspitzen in der Kurve Ki entsprechen. Überdies ist die Amplitude der Einschwingstöße /ti den Amplituden der Spannungsspitzen proportional. Aus I'i g. 2 und b geht weiter hervor, daß jeder positive Einschwingstoß über die Ladediode 13 direkl dem Zündkondensalnr 14 zugeführt wird. Ein positiver Einschwingstoß bewirkt somit einen Stromf!t;ü ii; Laderich'.un" de·, Z;i:it!k;)nden*;;:!i)r', \A und kv.r.r, deshalb eine gtoßc Amplitude haben, ohne daß man ein Risiko der Beschädigung der elektronischen Bausteine eingeht. Ein negativer Einschwingstoß muß demgegenüber wegen der Spilzensperrspannung der Ladediode 13 amplitudenmäßig in Grenzen gehalten werden.

Es muß deshalb der durch die sehr hohe Spannungsspitzc ΛΊ hervorgerufene erste Einschwingstoß R_f der Kurve K^ positives Vorzeichen haben. Es wird dann die gesamte Energie aus dem Einschwingstoß R] über die Ladediode 13 dem Ziindkondensator 14 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der als gesteuerter Halbleiterschalter verwendete Thyristor noch nicht wieder gesperrt, so daß jeder Einschwingstoß in Laderichtung den gesamten Entladcstromkreis durchsetzt. Stromspitzen in dieser Richtung sind jedoch nicht schädlich. Der durch die Spannungsspitze X: der Kurve Ka verursachte zweite Einschwingstoß Ri hat dann zwar unvermeidlich ein negatives Vorzeichen. Seine Amplitude ist aber bedeutend geringer, als die des ersten Einschwingstoßes R]. da auch die Spannungsspitze X2 erheblich kleiner ist als die Spannungsspitze ΛΊ. Trotz der verminderten Amplitude des Einschwingstoßes Ri muß. um eine Zerstörung der elektronischen Bausteine zu vermeiden, die entsprechende Energie neutralisiert werden. Das geschieht durch den Varistor 18. der über einen bestimmten Spannungsschwellwert einen verminderten Widerstandswert aufweist und dadurch einen erhöhten Strom ableitet. Die Energie aus dem Einschwingstoß Ri wird auf diese Weise über den erhöhten Strom im Varistor 18 in Wärme umgesetzt.

so Für die nachfolgenden Einschwingstöße, die beispielsweise den Einschwingstoß Rj der gedämpften Schwingungen gilt grundsätzlich das oben für die EinschwingstöSe Ri und R₂ dargelegte. Ihre Amplituden nehmen jedoch immer kleinere Werte an.

Zusammenfassend ist festzustellen, daC unter der Bedingung eines negativen Zündfunkens folgendes gelten muß:

a) Die Spannungen in der Primärwicklung 6 und der

μ Sekundärwicklung 7 der Zündspule 5 aufgrund der Induktion durch den Magnet 3 nach der Entladung des Zündkondensators 14 müssen so gerichtet sein, daß die Spannungsspitzen #9 in Kurve KJ von Fig.4 negativ sind, wobei sich die zulässige

·>■> Spitzenspannung auf höchstens etwa 2 kV beläuft.

während die dazwischenliegende Spannungsspitze #8 positiv ist und einen Höchstwert von 4,5 bis 5 kV haben soll.

b) Der erste Kinschwingstoli W, in Kurve K-, von Fig. 5, der infolge der magnetischen Kopplung zwischen der Ladespule Il und der Zündspule 5 in erstcrer induziert wird, muß eine positive Richtung haben, der zweite F.inschwingstoß /?? demnach negativ sein.

c) Die Energie aus dem zweiten, negativ gerichteten Einschwing^r|oß Ri muß abgeführt werden, um Beschädigungen der elektronischen Bausteine der Zündanlage zu vermeiden.

Den Forderungen a) und b) wird genüt'i, indem die Primärwicklung (i. die Sekundärwicklung 7 und die Wicklung der l.adespule Il sämtliche gleiche Wieklungsrichtung erhalten. Die Windungszahl der Zündspule 5 soll im Hinblick auf die für die Spii/cnspannungcn gestellten Forderungen entsprechend abgestimmt werden. Übliche Zündspulen weisen die folgenden Werte auf:

Primärwicklung
Sekundärwicklung

110 Windungen
8000 Windungen

Stall dessen wurden nunmehr für diese Wicklungen folgende Windungszahlen verwendet

Primärwicklung
Sekundärwicklung

70 + 5 Windungen

6000 bis 7000 Windungen

Schließlich wird das unter c) genannte Problem durch

to den Nebenschluß des Varistors S8 zur Ladespule 11 gelöst. Derartige Varistoren sind in zwei Grundtypen, nämlich als Metalloxid-Varistor und als Siliciumcarbid-Varislor erhältlich. Der erstgenannte ist zu bevorzugen.

F i g. 7 zeigt in Kurve K₁, die Kennlinie eines Metalloxid-Varistors, während die strichlierte Kurve Ki die Kennlinie eines Siliciumcarbid-Varistors zeigt. Man erkennt, daß beim erstgenannten Typ bei einer vorgesehenen Spannung ein erheblich höherer Strom abgeleitet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Schwungrad, das mit zumindest einem Magneten versehen ist, dessen Polabstand zumindest nahezu dem Abstand zwischen benachbarten Schenkeln eines am Umfang des Schwungrades angeordneten dreischenkligen Kerns gleich ist, der auf einem ersten Außenschenkel eine Triggerspule aufweist, die mit der Steuerelektrode eines im Entkdestromkreis eines Zündkondensators liegenden steuerbaren Halbleiterschalters verbunden ist, und auf dem Mittelschenkel eine an die Zündkerze angeschlossene Zündspule aus Primärwicklung und Sekundärwicklung trägt sowie auf dem zweiten Außenschenkel eine Ladespule, die über einen Ladegleichrichter mit dem Zündkondensator verbunden ist und zu der ein Varistor parallel geschaltet ist, welcher in der Ladespule bei Entladung des Zündkondeüäators in die Primärwicklung der Zündspule infolge der magnetischen Kopplung zwischen Zündspule und Ladespule induzierte Spannungen ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen der auf dem Schwungrad (2) angeordnete Magnet (3) sich zuerst an dem ersten Außenschenkel (8) mit der Trigperspule (9), dann an dem Mittelschenkel (4) mit der Zündspule (5) und schließlich an dem zweiten Außenschenkel (10) mit der Ladespule (II) vorbeibewegt, wobei der Zeitpunkt des Beginns der Entladung des Zündkondensators (14^N in die Primärwicklung (6) der Zündspule (5) bei Vorbeigang des Magneten (3) an dem ersten AußenscheriKel (8) so gewählt ist, daß die während der Entladung "in Jer Primärwicklung (6) r. und damit infolge der magnetischen Kopplung in der Sekundärwicklung (7) und in der Ladespule (1!) induzierten Spannungen zeitlich unmittelbar vor den Spannungen liegen, die beim anschließenden Vorbeigang des Magneten (3) an dem Mittelschenkel (4) in der Primär- und Sekundärwicklung (6, 7) der Zündspule (5) induziert werden, und daß zum anderen die beiden Wicklungen (6, 7) der Zündspule

(5) und die Ladespule (11) gleiche Wicklungsrichtungen haben, so daß die beim Vorbeigang des Magneten (3) am Mittelschenkel (4) in der Sekundärwicklung (7) der Zündspule (5) induzierte größte Spannung kleiner ist und ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweist wie die in der Sekundärwicklung (7) bei Entladung des Zündkondensators w (14) in die Primärwicklung (6) der Zündspule (5) induzierte größte negative, den Zündfunken erzeugende Spannung, und so daß die bei der Entladung des Zündkondensators (14) in die Primärwicklung (6) der Zündspule (5) infolge der magnetischen Kopp- ,-, lung in der Ladespule (11) in Form einer Schwingung induzierte Spannung zunächst im Zeitpunkt des Auftretens der in der Sekundärwicklung (7) induzierten größten negativen, den Zündfunken erzeugenden Spannung positiv und anschließend mit kleiner mi werdender Amplitude abwechselnd negativ und positiv ist, wobei aufgrund der in der Ladespule (I I) induzierten positiven Spannung über die Ladediode (11) des Zündkondensators (14) ein Ladestrom fließt und wobei die in der Ladespule (II) induzierte »,■-, negative Spannung von dem Varistor (18) abgeleitet wird.

2. Elektronische Zündanlage nach Anspruch I,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkt von Ladediode (13) und Zündkondensator (14) einerseits und Erde andererseits parallel zum steuerbaren Halbleiterschalter (15) eine Diode (16) zum vollständigen Entladen des Zündkondensators geschaltet ist

3. Elektronische Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Triggerspule (9) ein Nebenschlußwiderstand (17) oarallel geschaltet ist

4. Elektronische Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Primärwicklung (6) und Sekundärwicklung (7) der Zündspule (S) 70±5 Windungen und 6000 bis 7000 Windungen haben.