DE2652541A1 - Elektronisches zuendsystem fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Elektronisches zuendsystem fuer brennkraftmaschinenInfo
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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
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 (4)
- 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 und709821/0770- Wr 3deren 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.709821/0770Elektronisches 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.709821/0770
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