DE2701750C2

DE2701750C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator

Info

Publication number: DE2701750C2
Application number: DE2701750A
Authority: DE
Inventors: Josef 8540 Schwabach Orova; Jiri 8501 Roßtal Podrapsky
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1977-01-18
Publication date: 1985-12-19
Also published as: SE415849B; IT7819285A0; US4175509A; IT1158427B; DE2701750A1; SE7800538L; JPS5395441A; ES466118A1

Description

getriebenen, ^J^™ eSSder Primär- Da mit zunehmender Drehzahl auch die Spannungen im

SS eine Steuerschaltung zum Zündzeitpunkt Sprungdrehzahl um einen festen Betrag in R,chtung vom stromleitenden Zustand in den Sperrzustand Frühzündung verstellt.

ie^ngt indem die Spannung im Primärstromkreis ,5 Der Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen die .nüberetaen parallel zur Wicklung des Zündankers nerhalb eines großen Drehzahlbereichcs unlcr l-asl arüegendTschahungszweig mit einem Schwellwert- beiten, ist bei dieser Zündanlage ..»besondere .m m.uUrschalter und eTnem^gdaran^gangeschlossenen Steuer- ren Drehzahlbereich ungünstig, da die Zundzciipunk,-schalter auf das Zündschaltelement im Primärstrom- Verstellinie in diesem Bereich sich nicht den Erforderkreis einwakt, wobei zur drehzahlabhängigen Ver- 20 nUsen der Brennkraftmaschine anpassen laßt Ferner ist steTung des Zündzeitpunkt« die Steuerschaltung nachteilig, daß zur Erzeugung der beiden unterschiedein Reihen-ÄC aufweist, dadurch gekenn- lieh hohen Spannungshalbwellen im Pnmarstromkre.s zeichnet daß das Reihen-ßC (28) zur Steuer- zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, strecke des elektronischen Zündschalteiementes (16) Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt^ eine

mi Primärstromkreis parallel geschaltet ist 25 Zündanlage mit einer möglichst stetigen und den Erfor-

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dernissen der Brennkraftmaschine anzupassenden zeichnet daß zur Sprungverstellung des Zündzeit- Zündzeitpunkt-Verrtell.nie zu schaffen, die gegenüber Punktes die Schaltstrecke eines Schaltelementes (31, den vorbekannten Zündvorrichtungen mit geringerem 3IaJ mit dem Reihen-ÄC(28) in Serie geschaltet ist Aufwand realisierbar ist und über den gesamten Drehundbeim Oberschreiten einer bestimmten Drehzahl 30 zahlbereich der Brennkraftmaschine zuverlässig arbei-

^SÜ3 "z'ündanlSfnäch Anspruch 2, dadurch gekenn- Bei einer älteren, jedoch nicht zum bekannten Stand zeichnet daß das Schaltelement ein Transistor (31a; der Technik gehörenden Zündanlage nach dem deutist zu dessen Basis-Emitier-Strecke ein Kondensa- sehen Patent 26 36 945 ist bereits zur drehzahlabhangitor (32) und ein EntladewideMand (37) parallel ge- 35 gen Verstellung des Zündzeitpunktes in der Steuer- -_h-V-. ict ,w «.m^eits gemeinsam mit dem Emit- schaltung ein Reihen-/?C vorgesehen. Dort ist jedoch ter des Transistors (3IaJmit einem Ende der Wick- das Reihen-RCin dem Schaltungszweig angeordnet, der lung (13a; des Zündankers (12) und der ander-seits parallel zur Wicklung des Zündankers liegt und einen über einen Widerstand (33) mit dem anderen Ende Schwellwertschalter aufweist.

der Wicklung (13a; des Zündankers (12) verbunden 40 Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kenn-

_jsL ei/ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gc-

4 Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn- genüber den vorbekannten Ausführungen den Vorteil, zeichnet daß der Widerstand (33) mit einer Entkop- daß zur Verstellung des Zündzeitpunktes über den gepeldiode (34) in Reihe geschaltet ist samten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine nur

5 Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 45 eine vom Magnetgenerator zu erzeugende Halbwelle zeichnet daß der Kondensator (32) und der Entlade- der Primärspannung für jeden Zündvorgang benotigt widerstand (37) über einen Widerstand (35) und eine wird, wodurch der Aufbau der Zündanlage vereinfacht Diode (36) mit der Basis des Transistors (31a; ver- wird. Diese Lösung macht zwar auch von einem Reihenbunden ist ^RCm ^der Steuerschaltung Gebrauch, jedoch ist hier das

50 Reihen-/?Czur Steuerstrecke des Zündschaltelementes

parallel geschaltet Dadurch wird das Zündschaltclement vor Auslösung der Zündung mit zunehmender Drehzahl weniger stark in den Sättigungsbereich ge-

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach steuert, wodurch der Strom im Primärstromkreis beder Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer aus der DE- 55 grenzt und damit die Primärspannung erhöht wird. OS 22 61 156 bekannten Zündanlage dieser Art wird Durch diese Anhebung der Primärspannung wird mitbeim Beginn einer positiven Spannungshalbwelle im tels des Schwellwertschalters die Zündung mit zuneh-Primärstromkreis der Zündtransistor durch diese Span- mender Drehzahl früher ausgelöst. Durch eine geeignenung zunächst in den stromleitenden Zustand gesteuert, te Dimensionierung und Abstimmung des Reihen- RC so daß ein Primärstrom fließt, der im Zündanker des 60 mit den übrigen Bauelementen der Zündanlage ist es Magnetgenerators ein starkes magnetisches Feld er- möglich, die jeweils gewünschte Zündzeitpunkl-Vcrzeugt. Im Bereich des Scheitelwertes der Spannungs- stellinie zu realisieren.

halbwelle gelangt sodann diese Spannung über einen Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten

Schwellwertschalter auf einen Steuerschalter, der den Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Zündtransistor augenblicklich sperrt, wodurch der Pri- 65 Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen märstrom unterbrochen und folglich ein Hochspan- Zündanlage möglich. So ist es beispielsweise vorteilhaft, nungsimpuls im Sekundärstromkreis des Zündankers wenn zur Erzeugung einer möglichst vollständigen Vererzeuet wird, der an der Zündkerze einen Zündfunken brennung der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine

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bei Leerlauf im Bereich des oberen Totpunktes (OT) liegt und daß erst beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl die Verstellung des Zündzeitpunktes zunächst sprungartig und anschließend stetig mit steigender Drehzahl in Richtung Frühzündung verstellt wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß ein drehzahlabhängiges Schaltelement mit dem Reihen-ßC in Serie geschaltet ist, so daß erst beim Oberschreiten der sogenannten Sprungdrehzahl das Schaltelement stromleitend gesteuert und das Reihen-ÄCerst dann wirksam wird.

Ein weiteres Reihen-ÄC, das gemäß dem älteren deutschen Patent 26 36 945 in dem Schaltungszweig mit dem Schwellwertschalter angeordnet ist, kann zusätzlich verwendet werden, ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die erfindungsgemäße Zündanlage mit einem M agnetgenerator zur Erzeugung der Zündenergie,

F i g. 2 die Zündzeitpunkt-Verstellinie der Zündariiagenach Fig. 1,

Fig.3 einen Teil der Zündanlage nach Fig. 1 mit einem drehzahlabhängigen Schaltelement und

F i g. 4 den entsprechenden Teil der Zündanlage nach F i g. ϊ mit einem drehzahlabhängig steuerbaren Transistor.

In Fi g. 1 ist das Schaltbild einer Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt, die von einem Magnetzünder 10 als Magnetgenerator versorgt wird. Der Magnetzünder 10 ist mit einem umlaufenden Magnetsystem 11 versehen, das einen zwischen zwei Polschuhen angeordneten Dauermagneten 11a aufweist und am äußeren Umfang eines Schwung- oder Lüfterrades der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Magnetsystem 11 wirkt mit einem am Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Zündanker 12 zusammen, der gleichzeitig als Zündspule wirkt und mit einer Primärwicklung 13a und einer Sekundärwicklung 13/? versehen ist. Die Sekundärwicklung ist über ein Zündkabel 14 mit einer Zündkerze 15 der Brennkraftmaschine verbunden. Die Primärwicklung 13a des Zündankers 12 ist an einem Primärstromkreis angeschlossen, in dem als Zündschaltelement die Schaltstrecke eine« NPN-leitenden Zündtransistors 16 angeordnet ist. Der Zündtransistor 16 ist als Darlington-Schalttransitor ausgebildet, dessen Kollektor mit einem auf Masse liegenden Ende der Primärwicklung 13a und dessen Emitter über eine Diode 17 mit dem anderen Ende der Primärwicklung 13a verbunden ist. Die zum Schutz gejen lnverstrom dienende Diode 17 ist mit der Schaltsirecke des Zündtransistors 16 in gleicher Durchlaßrichtung gepolt. Zum Schutz des Zündtransistors 16 gegen zu hohe Spannungen ist seine Schaltstrecke von einer Z-Diodc 18 überbrückt. Die Basis des Zündtransislors 16 isl über einen Widerstand 19 mit seinem Kollektor verbunden. Die aus Basis-Emitter gebildete Steuerstrecke des Zündlransistors 16 ist mit einer Steuerschaltung verbunden, deren Steuerschalter als NPN-Ieitender StcuLTtransistor 20 zur Steuerstrecke des Zündtran· sisiors 16 parallel geschaltet ist. Die Basis des Steuertransistors 20 ist über einen Widerstand 21 an einen parallel zur Primärwicklung 13a liegenden Schaltungszweig der Steuerschaltung angeschlossen, der eine weitere als Schwellwertschalter dienende Z-Diode 22 enthält. In diesem Schalt'mgszweig ist außerdem ein Widerstand 23 sowie ein Kondensator 24 angeordnet, die mit Her Z-Diode 22 in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator 24 liegt parallel zur Steuerstrecke des Steuertransistors 20 mit dem Basiswiderstand 21. Parallel zum Kondensator 24 liegt eine Entkoppeldiode 25, die ebenso wie die Z-Diode 22 für die nicht zur Zündung benötigten Halbwellen des Magnetzünders 10 in Durchlaßrichtung gepolt ist. Die Primärwicklung 13a des Zündankers 12 ist ferner von einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 26 und einer Diode 27 überbrückt, die von den zur Zündung benötigten Halbwellen des Magnetgenerators 10 in Sperrichtung beansprucht ist Durch eine Einstellung am Widerstand 26 bzw. durch eine geeignete Wahl eines oder mehrerer Widerstände anstelle des Widerstandes 26 kann eine Bedämpfung der zur Zündung nicht benötigten Haibwellen des Magnetgenerators beeinflußt werden.

Zur drehzahlabhängigen Verstellung des Zündzeitpunktes liegt parallel zur Steuerstrecke des Zündtransistors 16 und der emitterseitig daran angeschlossenen Diode 17 ein /?C-Glied 28, das als Reihen-ÄCaus einem Widerstand 29 und einem dazu in F.?:he geschalteten Kondensator 30 besteht

Die mit dieser Zündanlage erzielbare Zündzeitpunkt-Verstellinie über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zeigt F i g. 2. Bei Leerlauf soil der Zündzeitpunkt im Hinblick auf Abgasbestimmungen und auf ein stabiles Leerlaufverhalten etwa 20° Kurbelwellendrehung (KW) vor dem oberen Totpunkt des Kolbens liegen (^= +20⁰KW). Mit zunehmender Drehzahl soll der Zündzeitpunkt im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine kontinuierlich in Richtung Frühzündung verstellt werden und im oberen Drehzahlbereich bis maximal 28° Kurbelwellendrehung vor dem oberen Totpunkt liegen (jp = +28"KW).

Die Realisierung dieser Zündzeitpunkt-Verstellinie wird durch die Zündanlage nach F i g. 1 möglich, deren Funktion irr. folgenden näher erläutert wird. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine werden durch das umlaufende Magnetsystem 11 in der Primärwicklung 13a des Zündankers 12 positive und negative Spannungshalbwellen erzeugt Von dem auf Masse liegenden Anschluß der Primärwicklung 13a aus gesehen werden die positiven Spannungshalbwellen über die Diode 27 und den Widerstand 26 soweit bedämpft, daß durch die Spannungsspitzen die übrigen Bauelemente der Zündanlage nicht gefährdet werden. Die negativen Spannungshalbwellen werden zur Erzeugung der Zündenergie sowie zur Auslösung der Zündung benötigt. Mit dem Beginn einer jeden negativen Spannungshalbwelle fließt zunächst ein Steuerstrom über den Widerstand 19 zur Steuerstrecke des Zündtransistors 16 und schaltet diesen in den stromleitenden Zustand um. Nunmehr kann über die Schaltstrecke des Zündtransistors 16 der PrimärsTcm fließen. Erreicht die Primärspannung dabei den Schwellwert von ca. 4 V der Z-Diode 22, so wird diese stromleitend und es beginnt ein Steuerstrom über den Widerstand 23 zu fließen, der den Kondensator 24 auflädt. Die Diode 25 liegt dabei in Sperrichtung. Zum Zündzeitpunkt erreicht die Steuerspannung am Kondensator 24 die Ansprechspannung des Steuertransi-Stors 20, dessen Basis über den Widerstand 21 mit dem Kondensator 24 verbunden ist.

Der Steuertransistor wird damit in den stromleitenden Zustand gesteuert und seine Schaltstrecke überbrückt nunmehr die Steuerstrecke des Zündtransistors 16, so daß dieser augenblicklich gesperrt wird. Der Primärstrom wird dadurch schlagartig unterbrochen, so daß in der Primärwicklung 13a sowie in der Sekundärwicklung 13 Spannungsimpulse induziert werden. Der

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Hochspannungsimpuls der Sekundärwicklung 136 erzeugt dabei an der Zündkerze 14 einen Zündfunken. Da der Widerstand 21 an der Basis des Steuertransistors 20 die Entladung des Kondensators 24 verzögert und da ferner der in der Primärwicklung 13a auftretende Spannungsimpuls auch über die Z-Diode 22 auf die Basis des Steuertransistors 20 gelangt, wird sichergestellt, daß der Zündtransistor 16 während des gesamten Zündvorganges im Sperrzustand bleibt, indem seine Steuerstrecke von der stromleitenden Schaltstrecke des Steuertransistors 20 überbrückt ist. Der Spannungsimpuls in der Primärwicklung 13a wird außerdem durch die Z-Diode 18 auf ca. 300 V begrenzt.

Durch den konstruktiven Aufbau des Magnetzünders wird mit zunehmenden Drehzahlen die zur Zündung verwendete negative Spannungshalbwelle zeitlich verzögert. Da jedoch gleichzeitig der Spannungsanstieg dt' Spann»ngshalbweile mit zunehmender Drehzahl stciier wird, bleibt der Zündzeitpunkt ohne besondere Maßnahmen im mittleren Drehzahlbereich nahezu konstant. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine ist jedoch eine Frühverstellung des Zündzeitpunktes mit zunehmender Drehzahl erforderlich, die in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 durch das KC-Glied 28 erzielt wird. Dieses /?C-Glied 28 ist ein frequenzabhängiger Widerstand, dessen Widerstandswei. "lit steigenden Drehzah'en und folglich mit steigender Frequenz abnimmt. Das hat zur Folge, daß mit steigender Drehzahl die Spannung an der Basis des Zündtransistors 16 vor dem Zündzeitpunkt jeweils verringen wird, so daß der Zündtransistor 16 dadurch weniger stark in den Sättigungsbereich durchgesteuert «st. Der durch den Zündtransistor 16 fließende Kurzschlußstrom des Primärstromkreises wird dadurch begrenzt und die Primärspannung wird erhöht Durch diese Erhöhung der Primärspannung wird der Schwellwert der Z-Diode 22 schneller erreicht und damit der Zündvofgsng früher ausgelöst

F i g. 2 zeigt den Verlauf des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Durch eine entsprechende Abstimmung des RC-Gliedes 28 mit den übrigen Bauelementen der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 läßt sich die Zündzeitpunkt-Verstellinie nach F i g. 2 den jeweiligen Erfordernissen der Brennkraftmaschine anpassen. Ist außer der stetigen Verstellung des Zündzeitpunktes eine zusätzliche Absenkung des Zündzeitpunktes im Leerlaufbereich erwünscht oder erforderlich, so läßt sich dies durch eine sogenannte Sprungverstellung realisieren, die durch eine Schaltungsanordnung nach F i g. 3 und 4 erzielbar ist Dort ist jeweils nur der mit zusätzlichen Schaltelementen versehene Teil der Schaltungsanordnung nach F i g. t dargestellt

Fig.3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem zum /?C-GIied 28 in Reihe geschalteten drehzahlabhängigen Schaltelement 31. Dieses Schaltelement 31 ist im unteren Drehzahlbereich geöffnet, so daß das .RC-Glied 28 keine Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung Frühzündung bewirken kann. Beim Oberschreiten der sogenannten Sprungdrehzahl wird der Schalter 21 geschlossen-Das ÄC-Glied 28 wird nun voll wirksam und bewirkt eine sprungartige Zündzeitpunktverstellung in Richtung Frühzündung. Bei weiter zunehmender Drehzahl erfolgt dann die stetige Frühverstellung aufgrund des frequenzabhängig abnehmenden Widerstandes des ÄC-Gliedes 28.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Ausbildung des drehzablabhängigen Schaltelementes in Form eines NPN-Transistors 31a. Zur Basis-Emittcr-Strecke des Transistors 31a ist ein Kondensator 32 parallel geschaltet, der einerseits gemeinsam mil dem Emitter des Transistors 31« über den Primärstronikreis mit einem Ende der Primärwicklung 13a und der andererseits über einen Widerstand 33 und den Primärstromkreis mit dem anderen Ende der Wicklung 13;i des Magnetzünders 10 verbunden ist. Der Widerstund 33 ist dabei mit einer Entkoppeldiodc 34 in Reihe geschaltet, um eine Ladung des Kondensators 32 durch die positiven Spannungshalbwellen zu vermeiden. Der Kondensator 32 ist dabei über einen Widerstand 35 und eine dazu in Reihe liegende Diode 36 mit der Basis des Transistors 31a verbunden. Parallel zum Kondensator 32 liegt ein Entladewiderstand 37.

Im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wird der Transistor 31a nicht in den stromleitendcn Zustand gesteuert, da durch die Dimensionierung des Widerstandes 53 und dei Kondensators 32 dieser nich! auf eine ausreichende Spannung aufgeladen wird. Außerdem kann sich der Kondensator 32 nach dem Abklingen der negativen Spannungshalbwelle über den Widerstand 37 jeweils vollständig entladen. Erst mit zunehmenden Drehzahlen steigt die Ladespannung am Kondensator 32 aufgrund der drehzahlabhängig ansteigenden Primärspannung vor dem Zündzeitpunkt. Nach dem Überschreiten der sogenannten Sprungdrehzahl wird ηώ» der Kondensator 32 zwischen den Spannungshalbwellen nicht mehr vollständig über den Widerstand 27 entladen und die Spannung steigt bereits vor dem Zündzeitpunkt soweit an, daß sic über den Widerstand 35 mit der Diode 36 den Transistor 31a in den stromleitenden Zustand umsteuert. Das RC-Glied 28 wird nun wirksam, indem es eine Sprungverstellung des Zündzeitpunktes in Richtung Frühzündung mit anschließender stetiger Verstellung mit weiter zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeuet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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zur Folge hat Zur Verstellung des Zündzeitpunkt werden bei dieser bekannten Zündanlage zunächst eine kleinere und nachfolgend eine größere positive Spani Priki t I nte

kleinere und nachfolgend eine größ p p

für Brennkraftmaschinen mit einem nungshalbwelle im Primärstromkreis erzeugt Im untetür BrennKraimi^ _{aufweisti 5 ren} Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine spricht