DE2652541A1

DE2652541A1 - Elektronisches zuendsystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2652541A1
Application number: DE19762652541
Authority: DE
Inventors: Richard J Mura
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-18
Publication date: 1977-05-26
Also published as: JPS5264547A; GB1565052A; SE423564B; SE7612967L; US4007724A; DE2652541C2; BE848413A; CA1079795A; JPS5950870B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Teiokmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke

Dipl.-Ing. F. AAVeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

SBH 8 MÜNCHEN 86, DEN

Outboard Marine Corporation Postfach 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

100 Seahorse Drive
Waukegan, Illinois 60085
USA

Elektronisches Zündsystem für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zündsystem für Brennkraftmaschinen. Ein solches Zündsystem arbeitet mit Kondensatorentladung und eignet sich besonders für Brennkraftmaschinen mit zwei Zylindern.

In diesem Zusammenhang wird auf die US-Patentschrift 3 805 759 hingewiesen, durch die bereits ein Zündsystem für Zweizylindermaschinen bekannt ist, mit dem ein unerwünschtes Verschieben des Zündzeitpunktes verhindert wird.

Ein Zündsystem nach der Erfindung umfaßt einen Ladekondensator, eine Vorrichtung zur periodischen Ladung des Kondensators, eine erste und eine zweite Zündspule mit jeweils einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die an jeweils eine Zündkerze angeschlossen ist, einen ersten und einen zweiten elektronischen Schalter, dessen Anode an jeweils eine Primärwicklung angeschlossen ist und dessen Kathode mit dem Ladekondensator verbunden ist, ein erstes und ein zweites Steuerelement

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zur Durchschaltung des ersten bzw. zweiten elektronischen Schalters abhängig von einem Steuerimpuls, eine Vorrichtung mit einem Drehmagneten und einer Induktionsspule zur Erzeugung der Steuerimpulse abhängig von der Maschinendrehung, wobei die Induktionsspule mit den beiden Steuerelementen verbunden ist, eine Vorrichtung zur Verhinderung einer Fehlansteuerung der elektronischen Schalter mit einem zweiten Kondensator, dessen erster Anschluß mit den beiden Kathoden verbunden ist, einen mit den Kathoden verbundenen Widerstand, eine erste Diode, deren Anode mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes verbunden und deren Kathode zwischen den ersten Anschluß der Induktionsspule und das erste Steuerelement geschaltet ist, und eine zweite Diode, deren Anode mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und dem zweiten Anschluß des Widerstandes verbunden und deren Kathode zwischen den zweiten Anschluß der Induktionsspule und das zweite Steuerelement geschaltet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein elektronisches Zündsystem einen Ladekondensator, eine Vorrichtung zur periodischen Ladung des Kondensators, eine Zündspule mit Primärwicklung und an eine Zündkerze angeschlossener Sekundärwicklung, einen elektronischen Schalter mit einer an die Primärwicklung angeschlossenen Anode und einer an den Ladekondensator angeschlossenen Kathode, ein Steuerelement zur Durchschaltung des elektronischen Schalters abhängig von einem Steuerimpuls, eine Vorrichtung mit einem Drehmagneten und einer Induktionsspule zur Erzeugung von Steuerimpulsen abhängig von der Maschinendrehung, wobei die Induktionsspule mit ihrem ersten Anschluß an das Steuerelement angeschlossen ist, eine Vorrichtung zur

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Verhinderung einer Fehlansteuerung des elektronischen Schalters mit einem zweiten Kondensator, dessen erster Anschluß mit dem mit der Kathode verbundenen Anschluß des Ladekondensators verbunden ist, einen ersten Widerstand, dessen erster Anschluß mit dem mit der Kathode verbundenen Anschluß des Ladekondensators bzw. mit dem ersten Anschluß des zweiten Kondensators verbunden ist, eine Diode mit an den zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und an den zweiten Anschluß des ersten Widerstandes angeschlossener Anode und zwischen den ersten Anschluß der Induktionsspule und das Steuerelement geschalteter Kathode, eine zweite Diode mit an den zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und den zweiten Anschluß des ersten Widerstandes angeschalteter Anode und an den zweiten Anschluß der Induktionsspule angeschalteter Kathode, und einen zweiten Widerstand, dessen erster Anschluß mit dem zweiten Anschluß der Induktionsspule und der Kathods der zweiten Diode und dessen zweiter Anschluß mit dem Anschluß des Ladekondensators verbunden ist, der mit dem ersten Anschluß des zweiten Kondensators, dem ersten Anschluß des ersten Widerstandes und der Kathode des elektronischen Schalters verbunden ist.

Die Erfindung ermöglicht den Aufbau eines elektronischen Zündsystems, bei dem eine Fehlsteuerung verhindert wird, die bisher bei einer Zunahme der Maschinendrehzahl auftrat. Ein solches Zündsystem eignet sich besonders für eine Zweizylindermaschine, bei der solche Fehler gleichfalls festgestellt wurden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 das Schaltschema eines elektronischen Zündsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 das Schaltschema eines elektronischen Zündsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Erfindung ist nicht auf die im folgenden zu beschreibenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung können auch weitere Schaltungsvarianten verwirklicht werden. Demgemäß soll auch die im folgenden verwendete Terminologie keineswegs einschränkend, sondern lediglich beispielshaft verstanden werden.

In Fig. 1 ist eine Zündschaltung 11 dargestellt, die für eine (nicht gezeigte) Zweizylinder-Brennkraftmaschine bestimmt ist und einen Ladekondensator 13 mit einer zugeordneten Vorrichtung zur periodischen Aufladung umfaßt. Zur Aufladung des Kondensators kann jede geeignete Vorrichtung vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform dient hierzu eine Induktionsspule 15 mit einem Magneten 17, der mit der Brennkraftmaschine an der Induktionsspule vorbeigedreht wird. Die Induktionsspule 15 ist wiederum mit einer Gleichrichter-Brückenschaltung 19 verbunden, die ihrerseits mit den beiden Anschlüssen des Kondensators 13 verbunden ist. Die Brückenschaltung 19 ist ferner mit Massepotential 21 über einen Kurzschlußschalter 23 verbunden. Diese Art einer Ladeschaltung ist bereits bekannt.

Die Zündschaltung 11 enthält ferner eine Steuerschaltung "25 mit einer ersten und einer zweiten Zündspule 31 und

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mit jeweils einer Sekundärwicklung 35 bzw. 37, die einerseits mit Massepotential 21, andererseits mit einer ersten bzw. zweiten Zündkerze 41 bzw. 43 verbunden ist. Das Massepotential 21 ist ferner mit einem Anschluß der jeweiligen Primärwicklung 45 bzw. 47 verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse der Primärwicklungen 45 und sind jeweils mit einem ersten bzw. einem zweiten elektronischen Schalter 51 und 53 verbunden, der wiederum an den Ladekondensator 13 angeschlossen ist.

Vorzugsweise sind als elektronische Schalter 51 und gesteuerte Siliziumgleichrichter mit jeweils einer Anode 55 bzw. 57 vorgesehen, die an jeweils eine Primärwicklung 45 bzw. 47 angeschlossen ist. Die jeweilige Kathode bzw. 63 ist mit dem Ladekondensator 13 verbunden. Die Steuerelektroden 65 und 67 bewirken bei Anschaltung eines Triggerimpulses eine Durchschaltung der beiden elektronischen Schalter 51 und 53.

Eine Triggerung der Schalter 51 und 53 verursacht an den Zündkerzen 41 und 43 einen Zündfunken. Zur Triggerung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Sensoroder Triggerspule 71 vorgesehen, deren Anschlüsse 73 und 75 mit den Steuerelektroden 65 und 67 verbunden sind. Ferner ist ein Drehmagnet 77 durch die Maschinendrehung relativ zur Sensorspule 71 bewegbar, wodurch eine Triggerimpulsreihe mit wechselnder Polarität erzeugt wird. Vorzugsweise sind der Magnet 77 und die Triggerspule 71 gemäß der entsprechenden Anordnung nach der US-PS 3 646 377 ausgebildet. Es werden steil ansteigende Impulse bei jeweils derselben Position des Kolbens unabhängig von der Maschinendrehzahl erzeugt.

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Um eine Fehlansteuerung der Schalter 51 und 53 infolge von Streuimpulsen zu vermeiden, die manchmal auftreten können, insbesondere wenn die Maschinendrehzahl erhöht wird, enthält die Steuerschaltung 25 ferner einen Stromkreis 81 mit einem zweiten Kondensator 83, dessen erster Anschluß 85 mit den beiden Kathoden 61 und 63 der Schalter 51 und 53 sowie mit dem Ladekondensator 13 verbunden ist. Der zweite Kondensator 83 hat ferner einen zweiten Anschluß 87.

Der Kondensator 83 dient innerhalb des Stromkreises 81 zur Erzeugung eines erhöhten Betriebsspannungspegels, unter dem Streuimpulse eine Durchschaltung der Schalter 51 und 53 nicht hervorrufen können. Der Kondensator 83 wird im Betrieb abhängig vom Stromfluß im Steuerstromkreis der Schalter 51 und 53 zwischen Steuerelektrode und Kathode variabel geladen. Somit steigt und fällt der Betriebsspannungspegel mit zunehmender und abnehmender Drehzahl.

Der Stromkreis 81 enthält ferner einen Widerstand 91, dessen einer Anschluß 93 mit den Kathoden 61 und 63 und dem Ladekondensator 13 bzw. mit dem ersten Anschluß 85 des zweiten Kondensators 83 verbunden ist. Der Widerstand 91 hat ferner einen zweiten Anschluß 95.

Der Widerstand 91 bildet einen Entladungskreis für den zweiten Kondensator 83, so daß der Pegel der Sperrspannung an den Steuerelektroden mit zunehmender Drehzahl steigt und mit abnehmender Drehzahl sinkt, wodurch unerwünschte Störimpulse ausgeblendet werden, die gleichfalls mit der Drehzahl zunehmen und abnehmen.

Der Stromkreis 81 enthält ferner eine erste Diode 101 mit einer Anode 103, die mit dem zweiten Anschluß 87

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des zweiten Kondensators 83 und dem zweiten Anschluß 95 des Widerstandes 91 verbunden ist. Die Kathode 1Q5 der Diode 101 ist zwischen den ersten Anschluß 73 der Sensorspule 71 und die Steuerelektrode 65 des ersten Schalters 51 geschaltet.

Der Stromkreis 11 enthält ferner eine zweite Diode 111, deren Anode 113 mit dem zweiten Anschluß 87 des zweiten Kondensators 83 und dem zweiten Anschluß 95 des Widerstandes 91 verbunden ist. Ihre Kathode 115 ist zwischen den zweiten Anschluß 75 der Sensorspule 71 und die Steuerelektrode 67 des zweiten Schalters 53 geschaltet.

Vorzugsweise enthält der Stromkreis 11 eine dritte Diode 121, die zwischen die Steuerelektrode 65 des ersten Schalters 51 und die erste Diode 101 sowie den ersten Anschluß 73 der Sensorspule 71 geschaltet ist. Die dritte Diode 121 hat eine Kathode 123, die mit der Steuerelektrode 65 des ersten Schalters 51 verbunden ist. Die Anode 125 ist mit der Kathode 105 der ersten Diode 101 und mit dem ersten Anschluß 73 der Sensorspule 71 verbunden.

Der Stromkreis 11 enthält ferner eine vierte Diode 131, die zwischen die Steuerelektrode 67 des zweiten Schalters 53 und die zweite Diode 111 sowie den zweiten Anschluß 75 der Sensorspule 71 geschaltet ist. Ihre Kathode 133 ist mit der Steuerelektrode 67 des zweiten Schalters 53, ihre Anode 135 mit der Kathode 115 der zweiten Diode 111 bzw. mit dem zweiten Anschluß 75 der Sensorspule 71 verbunden.

Vorzugsweise enthält der Stromkreis 11 ferner einen zweiten Widerstand 141, dessen einer Anschluß 143 mit dem ersten Anschluß 73 der Sensorspule 71 und dessen zweiter

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Anschluß 145 mit der Kathode 105 der ersten Diode 101 sowie mit der Anode 125 der dritten Diode 121 verbunden ist, Ferner ist vorzugsweise ein dritter Widerstand 151 vorgesehen, dessen erster Anschluß 153 mit dem zweiten Anschluß 75 der Sensorspule 71 und dessen zweiter Anschluß 155 mit der Kathode 115 der zweiten Diode 111 bzw. der Anode 135 der vierten Diode 131 verbunden ist.

Vorzugsweise ist ein dritter Kondensator 161 vorgesehen, dessen erster Anschluß 163 mit der Kathode 61 des ersten Schalters 51 und dessen zweiter Anschluß 165 mit der Steuerelektrode 65 des ersten Schalters 51 verbunden ist. Ferner enthält der Stromkreis 11 vorzugsweise einen vierten Kondensator 171, dessen erster Anschluß 173 mit der Kathode 63 des zweiten Schalters 53 und dessen zweiter Anschluß 175 mit der Steuerelektrode 67 des zweiten Schalters 53 verbunden ist.

Die Kondensatoren 161 und 171 bilden Stromwege geringen Widerstandes für ausgeblendete Störimpulse und begünstigen somit die Sperrung der elektronischen Schalter 51 und 53.

Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, steigt auch das Potential der mit der Sensorspule 71 erzeugten Impulse, so daß sich eine Ladung am ersten Anschluß des zweiten Kondensators 83 aufbaut. Diese Ladung des Kondensators 83 hat die Wirkung, daß ein Impuls höheren Potentials zur Durchschaltung der Schalter 51 und 52 erforderlich ist. Somit wird das zur Durchschaltung der Schalter 51 und 53 erforderliche Potential erhöht, wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, wodurch eine Fehlansteuerung durch Streuimpulse vermieden wird. Wie bereits ausgeführt, wird infolge der Verwendung eines Impulsgenerators nach der US-PS 3 646 377 der Betätigungszeitpunkt

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der Schalter 51 und 53 und damit der Zündzeitpunkt nicht beeinträchtigt.

Die Zündschaltung 11 kann auch für eine Einzylindermaschine verwendet werden, indem eine der Zündspulen 31 und 33 mit der zugeordneten Zündkerze 41 bzw. 43 nicht genutzt und der jeweils zugeordnete Schalter 51 bzw. 53 durch einen Widerstand ersetzt wird. In Fig. 2 ist eine weitere Schaltung 211 darstellt, die ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 11 aufgebaut ist mit dem Unterschied, daß in der Steuerschaltung 225 die Zündspule 31 und die Zündkerze 41 weggelassen sind und der Schalter 51 und der Kondensator 161 durch einen Widerstand 251 ersetzt sind, dessen Widerstandswert ca. 150 Ohm betragen kann. Da die Zündschaltung 211 in anderer Hinsicht mit derjenigen nach Fig. 1 übereinstimmt, ist eine weitere Erläuterung nicht erforderlich.

In den Zündschaltungen 11 und 211 ist der Drehmagnet 77, der der Sensorspule 71 zugeordnet ist, vorzugsweise gemäß der US-PS 3 646 377 ausgebildet und hat zwei zueinander entgegengesetzt polarisierte bogenförmige Magnetteile (nicht dargestellt). Falls erwünscht, kann auch ein Magnet mit einem einzigen Magnetteil vorgesehen sein, dessen Enden entgegengesetzt zueinander polarisiert sind. Ein solcher Magnet erzeugt in der Sensorspule 71 eine Impulsreihe, in der zunächst ein erster, kleinerer Impuls einer ersten Polarität, dann ein steiler, größerer Impuls der anderen Polarität mit gegenüber dem ersten Impuls, höherem Potential und danach ein zweiter, kleinerer Impuls der ersten Polarität auftritt, dessen Potential kleiner als das des zweiten Impulses ist. Innerhalb der Schaltung 11 oder 211 bewirkt nur der höhere Impuls eine Triggerung des Schalters 53, und die kleineren Impulse sind Fehl-

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impulse, die keine Durchsteuerung der Schalter ermöglichen, da sich an dem Kondensator 83 ein Potential aufbaut, das abhängig von dem höheren Impuls auftritt.

Falls erwünscht, kann ein einziger Drehmagnet mit zueinander entgegengesetzt polarisierten Enden auch für eine Mehrzylindermaschine eingesetzt werden, wenn individuelle Steuerschaltungen 225 gemäß Fig. 2 für jeden Zylinder vorgesehen sind und die Ladevorrichtung den Kondensator 13 vor jeder Entladung der jeweiligen Steuerschaltung 225 entlädt.

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Claims

Patentansprüche

\1J Elektronisches Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Ladekondensator, einer Vorrichtung zur periodischen Ladung des Ladekondensators sowie einer ersten und einer zweiten Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung, die mit einer ersten und einer zweiten Zündkerze verbunden ist, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten elektronischen Schalter (51, 53), deren Anoden (55, 57) jeweils mit einer Primärwicklung (45, 47), deren Kathoden (61, 63) mit dem Ladekondensator (13) verbunden sind und deren Steuerelektroden (65, 67) abhängig von einem Triggerimpuls eine Leitendsteuerung der beiden Schalter (51, 53) bewirken, durch eine einen Drehmagneten (77) und eine Induktionsspule (71) enthaltende Anordnung zur Erzeugung von Triggerimpulsen durch die Drehung der Brennkraftmaschine, wobei die Anschlüsse (73, 75) der Induktionsspule (71) mit den Steuerelektroden (65, 67) verbunden sind, durch einen zweiten Kondensator (83), dessen erster Anschluß (85) mit den Kathoden (61, 63) verbunden ist, durch einen Widerstand (91), dessen erster Anschluß (93) mit den Kathoden (61, 63) verbunden ist, durch eine erste Diode (101), deren Anode (103) mit dem zweiten Anschluß (87) des zweiten Kondensators (83) und mit dem zweiten Anschluß (95) des Widerstandes (91) verbunden ist und deren Kathode (105) an die Verbindung des ersten Anschlusses (73) der Induktionsspule (71) mit der ersten Steuerelektrode (65) angeschaltet ist, und durch eine zweite Diode (111), deren Anode (113) mit dem zweiten Anschluß (87) des zweiten Kondensators (83) und mit dem zweiten Anschluß (95) des Widerstandes (91) verbunden ist und

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deren Kathode (115) an die Verbindung des zweiten Anschlusses (75) der Induktionsspule (71) mit der zweiten Steuerelektrode (67) angeschaltet ist.
2. Zündsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Diode (121), deren Kathode (123) mit der ersten Steuerelektrode (65) und deren Anode (125) mit dem ersten Anschluß (73) der Induktionsspule (71) und mit der Kathode (105) der ersten Diode (101) verbunden ist, und durch eine vierte Diode (131), deren Kathode (133) mit der zweiten Steuerelektrode (67) und deren Anode (135) mit dem zweiten Anschluß (75) der Induktionsspule (71) und der Kathode (115) der zweiten Diode (111) verbunden ist.
3. Zündsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dritten Kondensator (161), der an die ersten Steuerelektrode (65) und die Kathode (61) des ersten elektronischen Schalters (51) angeschaltet ist, und durch einen vierton Kondensator (171) der an die Steuerelektrode (67) und an die Kathode (63) des zweiten elektronischen Schalters (53) angeschaltet ist.
4. Zündsystem nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Widerstand (141), dessen erster Anschluß (143) mit dem ersten Anschluß (73) der Induktionsspule (71) und dessen zweiter Anslhluß (145) mit der Kathode (105) der ersten Diode (101) und mit der Anode (125) der dritten Diode (121) verbunden ist, und durch einen dritten Widerstand (151), dessen erster Anschluß (153) mit dem zweiten Anschluß (75) der Induktionsspule (71) und dessen zweiter Anschluß (155) mit der Kathode (115) der zweiten Diode (111) und mit der Anode (135) der vierten Diode (131) verbunden ist.

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Elektronisches Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Ladekondensator, einer Vorrichtung zur periodischen Ladung des Ladekondensators sowie einer Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung, die mit einer Zündkerze verbunden ist, gekennzeichnet durch einen elektronischen Schalter» dessen Anode mit der Primärwicklung, dessen Kathode mit dem Ladekondensator verbunden ist und dessen Steuerelektrode abhängig von einem Triggerimpuls eine Leitendsteuerung des Schalters bewirkt, durch eine einen Drehmagneten und eine Induktionsspule enthaltende Anordnung zur Erzeugung von Triggerimpulsen durch die Drehung der Brennkraftmaschine, wobei der erste Anschluß der Induktionsspule mit der Steuerelektrode verbunden ist, durch einen zweiten Kondensator, dessen erster Anschluß mit dem Ladekondensator und der Kathode verbunden ist, durch einen ersten Widerstand, dessen erster Anschluß mit dem Ladekondensator und der Kathode verbunden ist, durch eine erste Diode, deren Anode mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und mit dem zweiten Anschluß des ersten Widerstandes verbunden ist und deren Kathode an die Verbindung des ersten Anschlusses der Induktionsspule mit der Steuerelektrode angeschaltet ist, durch eine zweite Diode, deren Anode mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators und mit dem zweiten Anschluß des ersten Widerstandes und deren Kathode mit dem zweiten Anschluß der Induktionsspule verbunden ist, und durch einen zweiten Widerstand, dessen erster Anschluß mit dem zweiten Anschluß der Induktionsspule und der Kathode der zweiten Diode verbunden ist und dessen zweiter Anschluß an die Verbindung des Ladekondensators mit dem ersten Anschluß des zweiten Kondensators, dem ersten Anschluß des ersten WiderStandes und der Kathode des elektronischen Schalters angeschaltet ist.

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