DE2920486C2 - Zündanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. ^;

Aus der US-PS 38 24 976 ist eine Zündanlage dieser Art für Brennkraftmaschinen bekannt, die einen eine drehzahlsynchrone Wechselspannung erzeugenden Magnetgenerator, einen von dieser Wechselspannung über eine Diode aufladbaren und über eine Zündspule mit einer Zündkerze verbundenen Kondensator, einen mit dem Kondensator und der Primärwicklung der Zündspule zur Bildung einer Entladungsstrecke in Reihe geschalteten Thyristor, einen mit der Steuerelektrode des Thyristors gekoppelten und über eine Zenerdiode getriggerten Zusatzthyristor, eine mit der Steuerelektrode des Zusatzthyristors verbundene Signalgenerator_teinrichtung, einen drehzahlsynchron betriebenen Steuersignalgenerator in Form einer Spule, die ein gegenüber dem Zündsignal eine Phasenvoreilung aufweisendes Ausgangssignal erzeugt, und einen mit dem Steuersignalgenerator verbundenen Zusatzkondensator aufweist, dessen Entladungsstrecke den Zusatzthyristor und die Steuerelektroden-Kathoden-Strecke des Thyristors umfaßt. Durch diese Schaltungsanordnung soll verhindert werden, daß bei eventuellen rückläufigen Umdrehungen der Brennkraftmaschine weiterhin Zündsignale erzeugt werden, d. h., bei einer Brennkraftmaschine soll eine sogenannte Rücklaufsicherheit gewährleistet sein.

Wird bei einer Zündanlage dieser Art ein Magnetgenerator mit vier oder mehr Magnetpolen verwendet, so werden bei jeder Umdrehung des Magnetgenerators zwei oder mehr Zündsignale erzeugt und damit auch bei Umdrehungen der Brennkraftmaschine in Normalrichtung ggf. unerwünschte Zündfunken gebildet, wenn nicht die bei jeder Umdrehung der Brennkraftmaschine gespeicherte unerwünschte Kondensatorladung beseitigt wird. Da die im Magnetgenerator induzierte Wechselspannung, die Kondensatorladespannung und die für eine solche Unterdrückung erforderlichen Steuersignale jedoch weitgehend drehzahlabhängig sind, ist eine Unterdrückung von unerwünschten Zündsignalen für den gesamten Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als zu diesem Zweck zwangsläufig eine Steigerung der Dauer dieser Steuersignale erforderlich ist, was dazu führen kann, daß nachteiligerweise auch die Kondensatorladespannung und damit die notwendige Kondensatoraufladung beeinträchtigt werden.

Weiterhin ist aus der US-PS 39 11 886 eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der ebenfalls zur Verhinderung einer Zündfunkenbildung bei Rückwärtsumdrehungen der Brennkraftmaschine ein Steuersignalgenerator Verwendung findet. Allerdings wird weder die Verwendung eines Zusatzthyristors noch eines Zusatzkondensators zur gezielten Steuerung der Zündsignalbildung im vorstehend beschriebenen Sinne in Betracht gezogen, sondern ein bei dieser Zündanlage ebenfalls verwendeter Zusatzthyristor dient hier im wesentlichen als Kurzschlußthyristor, der im Falle seiner Durchschaltung vor dem Zünden der eigentlichen Zündthyristoren verhindert, daß eine unregelmäßige Verteilung der Zündsignale auf die jeweiligen Zylinder

der Brennkraftmaschine erfolgt, bzw. eine korrekte Zündverstellung gewährleisten soll.

Darüber hinaus sind aus den DE-Offenlegungsschriften 22 50 280 und 19 63671 Zündanlagen für Brennkraftmaschinen bekannt/bei denen die Ausgangssignale eines Magnetgenerators und eines Zündsignalgenerators zur Bildung des Zündsignals eine bestimmte Phäsenbeziehung zueinander aufweisen müssen bzw. die Halbwellen der von einem Magnetgenerator erzeugten Wechselspannung in bestimmter Weise zur Aufladung eines Zündkondensators verwendet werden. Eine solche phasenstarre Signalsynchronisation verkompliziert jedoch die Zündverstellung in erheblichem Maße. Im übrigen wird auch hier weder die Verwendung eines Zusatzthyristors noch eines Zusätzkohdensators '5 zur gezielten Steuerung der Zündsignalbildung in Betracht gezogen. ·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß im Normalbetrieb, d. h., bei Umdrehungen der Brennkraftmaschine in Vorwärtsrichtung, das Auftreten unerwünschter Zündsignale verhindert wird und die Bildung des Zündfunkens exakt nur zum erforderlichen Zündzeitpunkt gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Magnetgenerator innerhalb einer Zündperiode eine Wechselspannung mit einer Mehrzahl von Halbwellen der einen und der anderen Polarität induziert, daß die Zündsignalgeneratoreinrichtung durch Umsetzung aller Halbwellen einer Polarität der in der Wicklung des Magnetgenerators induzierten Wechselspannung eine Mehrzahl von Ansteuerimpulsen für den Zusatzthyristor innerhalb einer Zündperiode erzeugt, von denen einer das Zündsignal ist, und daß nur derjenige Ansteuerimpuls das Zündsignal ist, der nach Abgabe des innerhalb einer Zündperiode nur einmal erzeugten Ausgangssignals des Steuersignalgenerators und nach Aufladung des Zusatzkondensators durch dieses Ausgangssignal auftritt.

Erfindungsgemäß erfolgt somit die Triggerung des Zusatzthyristors von einem Zündsignal, das durch Umsetzung einer in der Wicklung des Magnetgenerators induzierten Wechselspannungshalbwelle erzeugt wird. Das Auftreten des Zündsignals bzw. des Triggersignals für den Zusatzthyristor und das Auftre- *5 ten des zugehörigen Wechselspannungssignals in der Wicklung des Magnetgenerators weisen hierbei zueinander eine konstante Zeitbeziehung auf. Beide Signale werden drehzahlbezogen erzeugt, so daß sich auch die Zündverstellung drehzahlabhängig steuern läßt. Da der so Steuersignalgenerator sein Ausgangssignal nur zu einem bestimmten Zeitpunkt vor dem Auftreten eines bestimmten, zum Zeitpunkt der Zündfunkenbildung an der Zündkerze erzeugten Signals aus der Vielzahl der von der Zündsignalgeneratoreinrichtung erzeugten Zündsignale abgibt, kann trotz Triggerung des Zusatzthyristors auch durch andere Zündsignale keine vorzeitige Triggerung des Thyristors erfolgen, da im Zusatzkondensator dann keine Ladung gespeichert ist.

Auf diese Weise läßt sich das Auftreten jeglicher Fehlzündungen auf einfache Weise unabhängig von der Dauer des Ausgangssignals der Zündsignalgeneratoreinrichtung verhindern. Da es darüber hinaus lediglich erforderlich ist, daß der Magnetgenerator sein Ausgangssignal vor der Zündsignalgeneratoreinrichtung erzeugt, besteht keine Notwendigkeit für eine exakte Synchronisation der im Magnetgenerator induzierten Wechselspannung mit dem Ausgangssignal der Zündsignalgeneratoreinrichtung, so daß die Ausgangssignaldauer des Magnetgenerators sehr klein gehalten werden kann.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme, auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig.l ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Zündanlage, .

Fig.2 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1, und :.-.'■■:■ ■■ ■' .. ' . ■■.■■■■'.:.■-■■.->

F i g. 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel eines in Verbindung mit der Zündanlage gemäß Fig.l verwendbaren Magnetgenerators, wobei Fig.3 eine Ansicht im Längsschnitt entlang der Linie HI-III gemäß Fig.4 ist und Fig.4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV gemäß F i g. 3 darstellt.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 bezeichnen die Bezugszahl 1 eine für niedrige Drehzahlen und die Bezugszahl 2 eine für hohe Drehzahlen vorgesehene Kondensatorladespule eines Magnetgenerators, die miteinander in Reihe geschaltet sind, die Bezugszahl 3a eine der Kondensatorladespule 1 in Gegenrichtung parallel geschaltete Diode und die Bezugszahlen 3b, 3c und 3d weitere Dioden. Die Bezugszahl 4 bezeichnet einen Transformator mit einer Primärwicklung 4a und einer Sekundärwicklung 4b, der zwischen die Anschlüsse der Kondensatorladespulen 1 und 2 über die Diode 3b geschaltet ist, die aufgrund ihrer Polung nur ein Ausgangssignal in Gegenrichtung bzw. Rückstromrichtung ermöglicht. Weiterhin bezeichnen die Bezugszahl 5 eine Signalgeberspule eines Steuersignalgenerators, die Bezugszahl 6 einen Thyristor, dessen Anode über die Diode 3c mit der Kondensatorladespule 2 und dessen Kathode mit Masse verbunden sind, und die Bezugszahl 7 einen Zusatzthyristor, dessen Anode über die Diode 3d mit der Signalgeberspule 5 und dessen Kathode mit der Steuerelektrode des Thyristors 6 verbunden sind. Die Bezugszahl 8 bezeichnet einen Kondensator, dessen einer Belag mit dem Verbindungspunkt der Kathode der Diode 3c mit der Anode des Thyristors 6 verbunden ist, während die Bezugszahl 9 einen Zusatzkondensator bezeichnet, dessen einer Belag mit dem Verbindungspunkt der Kathode der Diode 3d mit der Anode des Zusatzthyristors 7 verbunden ist, während der andere Belag an Masse'liegt. Des weiteren bezeichnen die Bezugszahl 10 eine Diode, deren Anode mit dem anderen Belag des Kondensators 8 verbunden ist, während ihre Kathode an Masse liegt, die Bezugszahl 11 eine Zündspule mit einer Primärwicklung 11a und einer Sekundärwicklung 116, die zwischen den Verbindungspunkt des Kondensators 8 mit der Diode 10 und Masse geschaltet ist, die Bezugszahl 12 eine mit der Sekundärseite der Zündspule 11 verbundene Zündkerze und die Bezugszahl 13 eine Diode, die zwischen die Sekundärwicklung 4b des Transformators 4 und den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des Zusatzthyristors 7 geschaltet ist.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 näher auf den Aufbau des Magnetgenerators eingegangen. In den Fig.3 und 4 bezeichnet die Bezugszahl 30 einen Rotor aus einem Eisenmantel 31, auf dessen Innenseite vier Permanentmagnete 32a, 326, 32c und 32d in gleichem Abstand zueinander mittels eines nichtmagnetischen Materials 31a aus z.B. Aluminium oder Kunststoff fest eingebettet sind, wobei

an der Innenseite der Permanentmagneten 32a, 326,32c und 32c/ jeweils ein Polstück 33a, 336, 33c bzw. 33c/ befestigt ist. Weiterhin ist ein Mittelstück 34 mittels einer Schraubenmutter 346 fest an der Kurbelwelle 34a der Brennkraftmaschine angebracht und mit Hilfe von nicht dargestellten Nieten fest mit dem Eisenmantel 31 verbunden, wobei an dem Mittelstück 34 ein Steuerkern 35 befestigt ist. Die Bezugszahl 40 bezeichnet einen fest an der Brennkraftmaschine angebrachten Stator. Die Bezugszahlen 4t und 42 bezeichnen Kondensatorladekerne, die übereinander angeordnet und stationär fest an dem Stator 40 angebracht sind, wobei die Kondensatorladespulen 1 und 2 um den Kondensatorladekern 41 bzw. den Kondensatorladekern 42 gewickelt sind. Die Bezugszahl 43 bezeichnet einen Kern, der in einer der Position der Kondensatorladekerne 41 und 42 gegenüberliegenden bzw. um ungefähr 180° beabstandeten Position an dem Stator 40 fest angebracht und mit einer Lampenversorgungsspule 44 umwickelt ist, die eine Stromversorgungseinrichtung für einen z. B. aus einer Lampe bestehenden Verbraucher darstellt. Die Bezugszahl 22 bezeichnet den Stator des vorstehend genannten Steuersignalgenerators, der fest an dem Stator 40 in einer von den Kondensatorladekernen 41 und 42 um ungefähr 90° beabstandeten Position angebracht ist und einen Permanentmagneten 46, auf beiden Seiten des Permanentmagneten 46 angeordnete Kerne 47a und 47b, die auf die Kerne 47a und 47b gewickelte Signalgeberspule 5, ein diese Bauelemente umschließendes Gehäuse 49 und eine in dem Gehäuse 49 zur Abdichtung befindliche Vergußmasse 45 aus Kunststoff aufweist. Der den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisende Magnetgenerator erzeugt bei jeder seiner Umdrehungen bzw. bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 34a der Brennkraftmaschine zwei Perioden einer Leerlaufwechselspannung in den Kondensatorladespulen 1 und 2, wie sie durch die ausgezogene Linie in F i g. 2(a) dargestellt ist, so daß bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 34a in Abhängigkeit von der durch die Kondensatorladespulen 1 und 2 erfolgenden Erzeugung der positiven Halbwelle der zweiten Wechselspannungsperiode in der Signalgeberspule 5 des Steuersignalgenerators in der durch die ausgezogene Linie in Fig.2(b) dargestellten Weise eine Periode einer Leerlauf-Ausgangsspannung erzeugt wird.

Nachstehend wird näher auf Funktion und Wirkungsweise der Zündanlage eingegangen. Wenn die Ausgangsspannung der Kondensatorladespule 1 und der Kondensatorladespule 2 zur Zeit U gemäß F i g. 2 in der Kondensatorladerichtung ansteigt, wird der Kondensator 8 in der durch die gestrichelte Linie in Fig.2(a) dargestellten Weise über einen aus der Diode 3c, dem Kondensator 8 und der Parallelschaltung der Diode 10 mit der Primärwicklung 11a der Zündspule 11 bestehenden Stromkreis aufgeladen. Wenn die Ausgangsspannung der Kondensatorladespulen 1 und 2 sodann zur Zeit h gemäß F i g. 2 in der der Kondensatorladerichtung entgegengesetzten Richtung ansteigt, fließt ein Strom in die Primärwicklung 4a des Transformators 4 über einen aus der Primärwicklung 4a des Transformators 4 und der Diode 3b bestehenden Stromkreis, so daß in der Sekundärwicklung 4b eine Ausgangsspannung induziert und die in Fig.2(c) dargestellte Ansteuerspannung dem Zusatzthyristor 7 über einen aus der Diode 13 und dem Steuerelektroden-Kathoden-Kreis des Zusatzthyristors 7 bestehenden Stromkreis zugeführt werden. In diesem Falle erfolgt jedoch keine Ladungsspeicherung in dem Zusatzkondensator 9, so daß der Zusatzthyristor 7 nicht durchgeschaltet wird.

Wenn die Ausgangsspannung der Kondensatorladespulen 1 und 2 zur Zeit h gemäß F i g. 2 erneut in der Kondensatorladerichtung ansteigt, erfolgt eine erneute Aufladung des Kondensators 8. Zur Zeit U gemäß Fig.4, bei der die den Kondensator aufladende Halbwelle des Ausgangssignals der Kondensatorladespulen 1 und 2 erzeugt wird, wird sodann das in F i g. 2(b)

ίο mit einer ausgezogenen Linie dargestellte Ausgangssignal der Signalgeberspule 5 des Steuersignalgenerators erzeugt, durch das der Zusatzkondensator 9 über die Diode 3c/in der durch die gestrichelte Linie in F i g. 2(b) dargestellten Weise aufgeladen wird.

Wenn sodann zur Zeit is gemäß F i g. 2 die Ausgangsspannung der Kondensatorladespulen 1 und 2 erneut in der der Kondensatorladerichtung entgegengesetzten Richtung ansteigt, so daß in der Sekundärwicklung 4b des Transformators 4 eine Ausgangsspannung induziert und die in F i g. 2(c) dargestellte Ansteuerspannung dem Zusatzthyristor 7 zugeführt werden, wird der Zusatzthyristor 7 zu dem Zeitpunkt, bei dem die Ansteuerspannung einen Triggerwert V, überschreitet, d. h. zur Zeit fe gemäß F i g. 2, durchgeschaltet und die in dem Zusatzkondensator 9 gespeicherte Ladung der Steuerelektrode des Thyristors 6 über den Zusatzthyristor 7 zugeführt. Hierdurch wird der Thyristor 6 zur Zeit k gemäß F i g. 2 durchgeschaltet, so daß die in dem Kondensator 8 gespeicherte Ladung über den Thyristor 6 und die Primärwicklung 11a der Zündspule 11 entladen und eine Hochspannung in der Sekundärwicklung 116 erzeugt werden, was die Bildung eines Zündfunkens an der Zündkerze 12 zur Folge hat. Durch entsprechende Wiederholung dieses Vorganges läßt sich somit jeweils ein Zündfunken für jede Umdrehung des Magnetgenerators an der Zündkerze 12 bilden.

Da in diesem Falle der Zeitpunkt der Erzeugung eines Zündfunkens von dem induzierten Ausgangssignal des Transformators 4 bestimmt wird, läßt sich die Einstellung des Zündzeitpunktes bzw. die Zündverstellung unter Ausnutzung der Tatsache steuern, daß sich das induzierte Ausgangssignal des Transformators 4 mit steigender Drehzahl ändert. Da ferner die Ausgangsspannung der Signalgeberspule 5 des Steuersignalgenerators festlegt, ob eine Zündung erfolgen soll, und nicht zur direkten Bestimmung des Zeitpunktes der Zündung dient, muß die erzeugte Ausgangsspannung keinen hohen Genauigkeitsgrad aufweisen.

so Bei der Zündanlage kann anstelle eines Magnetgenerators der vorstehend beschriebenen vierpoligen Art auch ein Magnetgenerator mit sechs oder mehr Polen verwendet werden. Bei Verwendung eines solchen Magnetgenerators mit sechs oder mehr Polen ist die Funktion der Zündanlage nicht darauf beschränkt, lediglich eine Zündung für jede Umdrehung des Magnetgenerators durchzuführen, sondern es besteht die Möglichkeit einer zweifachen oder mehrfachen Herbeiführung von Zündungen, indem die Signalgeberspule 5 des Steuersignalgenerators das erforderliche Ausgangssignal in der gewünschten Anzahl erzeugt.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die in der der Kondensatorladerichtung entgegengesetzten Richtung verlaufende Halbwelle der Ausgangsspannung der Kondensatorladespulen 1 und 2 durch die den Transformator 4 umfassende Zündsignalgeneratoreinrichtung ih ein Zündsignal umgesetzt wird, kann auch die in der Kondensatorladerichtung verlau-

fende Halbwelle der Ausgangsspannung der Kondensatorladespulen 1 und 2 in ein Zündsignal umgesetzt werden. Darüber hinaus ist die Zündsignalgeneratoreinrichtung nicht auf den Transformator 4 beschränkt, sondern es kann jede andere geeignete Einrichtung

Verwendung finden, vorausgesetzt, daß sich die Ausgangsspannung bzw. das Ausgangssignal der Kondensatorladespulen 1 und 2 in ein Zündsignal umsetzen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

230 237/377

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen, mit einem zumindest vier Pole aufweisenden Magnetgenerator, in dessen Wicklung synchron mit der Drehung einer Maschinenkurbelwelle eine Wechselspannung induziert wird, einem mit der Wicklung des Magnetgenerators über eine Diode verbundenen und von den Halbwellen einer Polarität der ι ο induzierten Wechselspannung aufladbaren Kondensator, einer über ihre Primärwicklung mit dem Kondensator und über ihre Sekundärwicklung mit einer Zündkerze verbundenen Zündspule, einem mit dem Kondensator und der Primärwicklung der Zündspule zur Bildung einer Entladungsstrecke für den Kondensator in Reihe geschalteten Thyristor, einem mit der Steuerelektrode des Thyristors gekoppelten Zusatzthyristor, einer Zündsignalgeneratoreinrichtung zum Bilden und Anlegen eines Zündsignals an die Steuerelektrode des Zusatzthyristors, bei dessen Auftreten der Zusatzthyristor durchgeschaltet wird, einem synchron mit der Drehung der Maschinenkurbelwelle betriebenen Steuersignalgenerator, der ein in bezug auf das Zündsignal eine Phasenvoreilung aufweisendes Ausgangssignal erzeugt, und einem mit dem Steuei signalgenerator verbundenen und von dessen Ausgangssignal aufladbaren Zusatzkondensator, dessen Entladungsstrecke den Zusatzthyristor und die Steuerelektroden-Kathoden-Strecke des Thyristors umfaßt und der beim Auftreten des Zündsignals zum Durchschalten des Thyristors und damit zur Erzeugung eines Zündfunkens an der Zündkerze entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetgenerator innerhalb einer Zündperiode eine Wechselspannung mit einer Mehrzahl von Halbwellen der einen und der anderen Polarität induziert, daß die Zündsignalgeneratoreinrichtung (4) durch Umsetzung aller Halbwellen einer Polarität der in der Wicklung (1,2) des Magnetgenerators induzierten Wechselspannung (F i g. 2, (aj) eine Mehrzahl von Ansteuerimpulsen (F i g. 2 (c)) für den Zusatzthyristor (7) innerhalb einer Zündperiode erzeugt, von denen einer das Zündsignal ist, und daß nur derjenige Ansteuerimpuls das Zündsignal ist, der nach Abgabe des innerhalb einer Zündperiode nur einmal erzeugten Ausgangssignals (F i g. 2 (bj) des Steuersignalgenerators (5) und nach Aufladung des Zusatzkondensators (9) durch dieses Ausgangssignal auftritt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (8) von jeder die eine Polarität aufweisenden Halbwelle der Wechselspannung des Magnetgenerators aufgeladen wird und daß die Zündsignalgeneratoreinrichtung einen Transformator (4) zur Bildung der Ansteuerimpulse bei jeder die andere Polarität aufweisenden Halbwelle der im Magnetgenerator induzierten Wechselspannung aufweist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (Sj und der Magnetgenerator in bezug auf die Kurbelwelle (34a) der Brennkraftmaschine zueinander derart angeordnet sind, daß der Steuersignalgenerator (5) bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle ein Ausgangssignal bei einer die eine Polarität aufweisenden vorgegebenen Halbwelle der im Magnetgenerator induzierten Wechselspannung erzeugt.