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Hochspannungserzeuger, vorzugsweise zur Erzeugung von
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Zündfunken unter Zuhilfenahme von elektronischen Hilfsmitteln Die
Erfindung betrifft eine Spule zur Erzeugung von Zündfunken und deren elektronische
Ansteuerung, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, deren Hochspannungswandler
aus einer Primär- und einer Sekundärspule bestehen.
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Derartige Spulen werden verwendet, um Kraftstoff-, Luft-oder Gas-Luft-Gemische
durch mittels Hochspannung erzeugte an einer Zündkerze überspringende Funken in
Verbrennungskraftmaschinen zur Entzündung zu bringen.
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Es ist bekannt, solche für die Erzeugung von Zündfunken benötigten
Hochspannungsimpulse durch den Abbau eines Magnetfeldes und die dabei in einer von
den Magnetlinien geschnittenen Windungen einer Spule entstehende Induktionsspannung
zu erzeugen. Die notwendige elektrische Energie für die Brenndauer des Zündfunkens
und dessen-Intensität wird dabei im wesentlichen dem in der Spulenkonstruktion mit
ihren darin untergebrachten Kupfer- und Eisen-Mengen gespeicherten Magnetismus entnommen.
Bekannt ist auch der Ersatz von Unterbrecherkontakten durch Halbleiterschalter und
die geregelte Versorgung von Zündspulen mit Energie.
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Infolge der Forderungen nach kurzer Anstiegszeit für die Hochspannung,
nach angemessenem Gewicht und nach geringer Abmes--sung sind dieser Energiespeicherung
Grenzen gesetzt. Bei hoher Drehzahl des Motors und der damit bedingten schnellen
Zündfolge wird nämlich die Zeit für die elektro-magnetische Aufladung der Spule
auf volle Magnetstärke und damit die auch zur Verfügung stehende Brenndauerzeit
immer kürzer, und gerade diese sollte bei der Bestrebung nach vollkommener Verbrennung
von mageren Gemischen immer länger werden. Bei höherer Drehzahl oder bei großer
Zylinderanzahl der Verbrennungskraftmaschine wird diese Unzulänglichkeit so kritisch,
daß für
jeden Zylinder bei Hochleistungs-Verbrennungskraftmaschinen
eine eigene ündspule oder wegen der verlangten längeren Erenndauer sogar zwei Zündspulen,
die auf zwei getrennte Zündkerzen geschaltet sind, verwendet werden, wobei die Zündzeitpunkte
dieser getrennt arbeitenden Zündkerzen in einem Zylinder zwecks Verlängerung der
effektiven Brenndauer zeitlich verschoben sind und die Zündkerzen nacheinander zünden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die folgenden Forderungen
ze erfüllen: 1. Die Anstiegszeit für die Zündspannung soll wesentlich verkürzt werden,
um die Möglichkeit des Abfliessens von Energie über Schnutzeffekt-Nebenschlüsse
zu verringern.
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2. Die Brenndauer des Zündfunkens soll unabhängig von der Motordrehzahl
länger oder auch immer optimal gleich sein.
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3. Es soll eine bei allen Betriebsbedingungen konstante Zünd-und Brennspannung
den Zündkerzen angeboten werden, auch wenn nur die halbe (Kaltstart im t..Tinter),
die normale oder auch eine überhöhte Batteriespannung (überladung) anliegt.
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4. Die Brennspannung soll über die gesamte.Brenndauer gleich sein.
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5. Es soll auch der Brennstrom in dieser Zeit möglichst gleich bleiben.
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6. Bei eingeschalteter Zündung und ruhendem Motor soll sich die Batterie
nicht wegen einer eventuell ungünstigen Unterbrecherstellung über die Zündspule
entladen. Die Zündspule soll sich aus dem gleichen Grund ebenfalls nicht überhitzen
können.
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7. Die Abmessungen und das Gewicht dieser neuartigen Zündspule soll
kleiner sein als bei den bisherigen Zündspulen. n
8. Eine Kombination
solcher kleinerer Zündspulen, die wegen ihrer geringen Einschaltdauer bei Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschinen
noch kleiner sein können, soll den störanfälligen und teuren Verteiler ersetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeutäß dadurch gelöst, daß diese Zündfunken
durch schnell aufeinanderfolgende, vorzugsweise fremd erregte Hochspannungsimpulse
erzeugt werden, welche als eine durch ein wählbares Zeitglied zeitlich begrenzte,
von Leistungshalbleitern verstärkte Impulsfolge mit einer Frequenz, deren Wechsel
pro Minute höher liegt als der Quotient n x Zylinderanzahl in einem 2 Hochspannungsfrequenzübertrager,
vorzugsweise mit einem Ferritkern ausgestattet, der vorzugsweise funktionsmäßig
mit einem Kammerspulenkörper gemäß der Patentanmeldung "Kammerspulenkörper und Verfahren
zu dessen automatischer Eewicklung", Nr. ... , vom ... zusammenarbeitet, auf Hochspannung
transformiert und danach gleichgerichtet werden, wobei diese Hochspannungsimpulse
jeweils zu dem Zeitpunkt erregt werden, der durch den Unterbrecherkontakt oder einen
kontaktlosen Sensor, mit der Stellung der Surbelwelle gekoppelt, bestimmt wird,
wobei einerseits die hohe Frequenz der Impulsfolge zusammen mit der rhertracJerkern
(Ferrit-) Qualität und die Auslogung des l;nchspanntlncrs-Transformators die kürze
der Anstiegszeit und die Energie des Zündfunkens und andererseits das wGhlbare Zeitglied
die Länge von dessen Brenndauer heeinflussen.
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Damit bei allen Betriebsbedingungen konstante Zünd und Brennspannung
den Zündkerzen angeboten wird, ist die Schaltungsanordnung so getroffen, daß die
Impulsfolge erzeuwenden Halbleiter so geregelt gesteuert werden, daß der Zündfunken
bei anliegender halber, bei voller oder aber auch erhöhter Nennspannung jeweils
die gleiche optimale Jnercriemenge zur Verfügung gestellt T Ji rd.
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Die it der Erfindung erzielten Vorteile sind insesonde're folgende:
verkürzte
Anstiegszeit für die Zündspannung, optimale Verlängerung der Prenndauer des Zündfunkens
infolye Energienachschubs mittels der schnell aufeinanderfolgenden Hochspannungsimpulse,
nahezu konstante Zünd- und Drennspannung bei allen Betriebsbedingungen, gleichmäßige
Brennspannung und gleicher Brennstrom, minimale Fatteriebeanspruchung und keine
Überhitzung der Ziindspule, kleinere Ahmessungen und geringeres Gewicht, Wegfall
des Verteilers durch eine Kombination von mehreren kleinen Zündspannungserzeugern.
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Ein Ausführungs- und Schaltungsbeispiel ist in der Zeichnung anbei
dargestellt und nachfolgend beschrieben; Fig. 1 zeigt einen Hochfrequenz-Übertrager
irit den Ferrit-U-Kern-Hälften 1 und 2, den Spulenkörpern 3 und 4, auf denen die
unterteilte Sekundar-Hochspannungswicklung mit dem Wickeldrahtanfang 5 und dein
Wickeldra-htende 6 zu sehen sind.
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Die beiden Primär-Gegentakt-Wicklungen mit den Drahtenden 7, 8, 9
und 10 sind ehenfalls auf den Spulenkörpern untergebracht.
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Fig. 2 zeigt eine Wickelkammer 11 des Spulenkörpers 3 mit den schräg
angeschnittenen Flanschen 12 und 13. Die Schragschlitze 14 und 15 bewirken einen
isclierten üergang des vickeidrahtes von einer Wickelkammer in die andere, so daß
Drähte mit anderem Spannungspotential nicht berührt werden können.
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lig. 3 zcicjt den radialen Schnitt durch Wickelkammer nach Fig. 2
und somit die Seitenansicht des Flansches 13 mit den
Einlauf des
Schrägschlitzes 15, dessen weiterer Verlauf his zum Grund 15a der nächsten Teickelkammer
und sein austritt 15b gestrichelt gezeichnet sind. Die Nocke 16, am Umfang des Flansches
13 angeformt, verhessert beim automatischen Wickeln das Fangen des taickeldrahtes
in den Schrägschlitz 14.
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Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der elektronischen Ansteuerung für
den Hochspannungswandler 20, der zusammen mit dem Brücken-Gleichrichter 21 hochspannungsfest
in einem Gehäuse vergossen ist. Lediglich die hochgespannte Gleichspannung wird
nach außen geführt. Der Frequenzgenerator 22 erzeugt ab Einschalten der Zündung
fortgesetzt die gewünschte Impulsfrequenz, die über das Zeitglied 23 beim tffnen
des Unterbrecherkontaktes 24 an den (letJentaktverstärker 29 für den Zeitraum der
gewünschten Rrenndauer, vom Zeitglied 23 geregelt, angelegt wird. An der Steckbuchse
26 ist der Anschluß für das Hochspannungskabel zum Verteiler ansteckhar.
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Fig. 5 zeigt die Kombination von z. E. vier solcher Hochspannungsübertrager
20a, 20b, 20c und 20d mit ihren Gleichrichtern 21a, 21b, 21c und 21d zur Verwendung
an einem Viertakt-Vierzylinderverbrennungsmotor mit den Zylindern 17a, 17b, 17c
und 17d, denen die Zündkerzen da, 18b, 18c und 18d zugeordnet sind.
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Beispielsweise führt das Zündkabel l9a die im 1-:ochspannunqsübertrager
20a und im Gleichrichter 21a erzeugte Hochspannung über die Steckbuchse 26a zur
Zündkerze 18a des Zylinders 17a.
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Die kurbelwelle 19 ist in den Lagern 27 drehbar gelagert, und über
einen Winkeltrieb wird von hier das Kettenrad 28 angetrieben, welches seinerseits
mit einer tlntersetzunq zwei zu eins die Steuerscheibe 29 mit der, Magneten 30 antreibt.
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Dieser Magnet 30 betätigt vährend des Rotierens die FallsPnsoren
31a,
31b, 31c und 31d, und diese starten so an stelle von Unterbrecherkontakten die Zündung
im zugehörigen Zylinder, deren Brenndauer voln zugeordneten Zeitglied bestimmt wird.
Allen gemeinsam dient der Frequenzgenerator 32. Die Funktionen der hier nicht genannten
Zündspulen wickeln sich analog dieser Schilderung ab.
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Patent- und Schutzansprüche
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