EP0026429A1 - Ignition system for multicylinder internal-combustion engines - Google Patents
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Definitions
- the invention was accordingly based on the object of avoiding the disadvantages mentioned.
- the output Q of the flip-flop FF and the output of the clock generator 17 are connected via an AND gate to the clock input T of the step switch 16, while the output Q of the flip-flop FF is connected to the reset input of the step switch 16 and to the Clock input of a monoflop MF 2 is switched.
- the monoflop MF 2 controls the charging switch 16.
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Abstract
Bei einer Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, ist jedem Zylinder (Z) zumindest eine im Sekundärkreis eines Zündtransformators (T) liegende Zündkerze (K) zugeordnet, und die Primärwicklungen der Zündtransformatoren sind über einen Zündverteiler mit einer kapazitiven Energiequelle (1) verbindbar. Der Zündverteiler besteht aus einem bewegungsschlüssig mit der Brennkraftmaschine (4) gekoppelten Anwahlgeber (10), welcher einen Schrittschalter (11) taktet, wobei der Schrittschalter (11) aufeinanderfolgend Schalter (S1-S6) ansteuert, welche die Primärwicklung des zugehörigen Zündtransformators (T1-T6) mit der Energiequelle (1) verbinden. Nach Abschluß eines Zündspieles steuert ein Rücksetzgeber (9) den Schrittschalter (11) in seine Ausgangsstellung.In the case of an ignition device for multi-cylinder internal combustion engines, each cylinder (Z) is assigned at least one spark plug (K) located in the secondary circuit of an ignition transformer (T), and the primary windings of the ignition transformers can be connected to a capacitive energy source (1) via an ignition distributor. The ignition distributor consists of a selector sensor (10) which is coupled to the internal combustion engine (4) in a motion-locking manner and which clocks a step switch (11), the step switch (11) successively actuating switches (S1-S6) which controls the primary winding of the associated ignition transformer (T1- Connect T6) to the energy source (1). After completing an ignition cycle, a reset sensor (9) controls the step switch (11) into its starting position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, wobei jedem Zylinder mindestens eine im Sekundärkreis eines Zündtransformators liegende Zündkerze zugeordnet ist, und wobei die Primärwicklungen der Zündtransformatoren über einen Zündverteiler mit einer vorzugsweise kapazitiven Energiequelle verbindbar sind.The invention relates to an ignition device for multi-cylinder internal combustion engines, each cylinder being assigned at least one spark plug located in the secondary circuit of an ignition transformer, and the primary windings of the ignition transformers being connectable to a preferably capacitive energy source via an ignition distributor.
Bekannte Zündeinrichtungen für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen verwenden zum Teil mechanische Zündverteiler, die im Sekundärkreis eines Zündtransformators angeordnet sind. Die Nachteile dieser Zündverteiler sind bekannt, wobei insbesondere der Verschleiß durch Abbrand hervorzuheben ist.Known ignition devices for multi-cylinder internal combustion engines partly use mechanical ignition distributors which are arranged in the secondary circuit of an ignition transformer. The disadvantages of these ignition distributors are known, with the wear due to erosion being particularly emphasized.
Nach einer dem Anmelder bekannten, anderen Lösung ist zumindest jedem getrennt zu zündenden Zylinder ein Zündtransformator zugeordnet, deren Primärwicklungen über steuerbare elektronische Schalter als Zündverteiler mit einem Zündkondensator verbindbar sind. Die Steuereingänge dieser Schalter sind mit entsprechend der Zündreihenfolge angeordneten Sensoren verbunden, welche mit einem beispielsweise synchron mit der Kurbelwelle umlaufenden Initiator korrespondieren. Diese Lösung kann jedoch insbesondere bei Motoren mit vielen Zylindern nicht befriedigen, da die Sensoren beispielsweise bei achtzehn Zylindern nur außerordentlich aufwendig zu montieren und schwer zu justieren sind.According to another solution known to the applicant, at least each cylinder to be ignited separately is one Assigned ignition transformer, the primary windings of which can be connected to an ignition capacitor via controllable electronic switches as an ignition distributor. The control inputs of these switches are connected to sensors arranged in accordance with the firing order, which correspond to an initiator, for example, rotating synchronously with the crankshaft. However, this solution cannot be satisfactory, particularly in the case of engines with many cylinders, since the sensors, for example in the case of eighteen cylinders, are extremely difficult to assemble and difficult to adjust.
Der Erfindung lag demgemäß die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden.The invention was accordingly based on the object of avoiding the disadvantages mentioned.
Erfindungsgemäß wird hiezu vorgesehen, daß zumindest ein bewegungsschlüssig mit der Brennkraftmaschine gekoppelter Anwahlgeber vorgesehen ist, welcher einen Schrittschalter taktet, wobei der Schrittschalter aufeinanderfolgend Schalter ansteuert, welche die Primärwicklung des zugehörigen Zündtransformators mit der Energiequelle verbinden.According to the invention, it is provided that at least one selector sensor that is coupled to the internal combustion engine and that clocks a step switch is provided, the step switch successively actuating switches that connect the primary winding of the associated ignition transformer to the energy source.
Bevorzugt läuft hiebei für jeden getrennt zu zündenden Zylinder ein Initiator als Anwahlgeber synchron mit der Kurbelwelle um, deren Positionen von einem stationären Sensor abgetastet werden. Es ist jedoch auch denkbar, daß ein einziger mit einer entsprechend höheren Drehzahl umlaufender Initiator verwendet wird. Die Zündverteilung wird nun hier vom Schrittschalter vorgenommen und der mechanische und elektrische Aufwand für den Takt des Schrittschalters ist sehr gering. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der gesamte Zeitraum zwischen den Arbeitstakten zweier aufeinanderfolgender Zylinder für die Übertragung von Zündenergie zur Verfügung steht.For each cylinder to be fired separately, an initiator preferably rotates synchronously with the crankshaft as a selector, the positions of which are sensed by a stationary sensor. However, it is also conceivable that a single one with a corresponding higher speed revolving initiator is used. The ignition distribution is now carried out by the step switch and the mechanical and electrical effort for the clock of the step switch is very low. Another advantage is that the entire period between the work cycles of two successive cylinders is available for the transmission of ignition energy.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß ein Rücksetzgeber nach Abschluß eines Zündspiels (d.h. nach einer Umdrehung der Kurbelwelle) den Schrittschalter in eine Ausgangsstellung steuert. Damit ist nicht nur ein absolutes Synchronlaufen von Schrittschalter und Brennkraftmaschine gesichert, sondern es kann auch unabhängig von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine stets dieselbe Zündeinrichtung vewendet werden. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung begrenzt daher nicht die Zylinderzahl. Günstig ist auch hier vorgesehen, daß ein Initiator als Rücksetzgeber synchron mit der Kurbelwelle umläuft, dessen Position von einem stationären Sensor abgetastet ist.In a preferred embodiment it is provided that a reset transmitter controls the step switch into an initial position after completion of an ignition play (i.e. after one revolution of the crankshaft). Not only is an absolute synchronous running of the step switch and the internal combustion engine ensured, but the same ignition device can always be used regardless of the number of cylinders in the internal combustion engine. The ignition device according to the invention therefore does not limit the number of cylinders. Favorably, it is also provided here that an initiator, as a reset transmitter, rotates synchronously with the crankshaft, the position of which is sensed by a stationary sensor.
Bevorzugt ist weiterhin, daß der Schrittschalter von einem Schieberegister, Zähler od.dgl. gebildet ist, dessen Takteingang mit dem dem Anwahlgeber zugeordneten Sensor und dessen Rücksetzeingang mit dem dem Rücksetzgeber zugeordneten Sensor verbunden ist, wobei die Ausgänge des Schrittschalters entsprechend der Zündreihenfolge mit den Steuereingängen der Schalter verbunden sind.It is further preferred that the step switch of a shift register, counter or the like. is formed, the clock input of which is connected to the sensor assigned to the selection transmitter and the reset input of which is connected to the sensor assigned to the reset transmitter, the outputs of the step switch being connected to the control inputs of the switches in accordance with the firing order.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Energiequelle eine Anzahl von Zündkondensatoren aufweist, welche einerseits gemeinsam mit den die Verbindung zu den Primärwicklungen der Zündtransformatoren herstellenden Schaltern verbunden sind, und welche anderseits über getrennte Entladeschalter abrufbar sind, wobei die Entladeschalter mittels eines Programmgebers innerhalb eines Zündintervalls ansteuerbar sind, und wobei sowohl der Programmgeber als auch der Schrittschalter von dem dem Anwahlgeber zugeordneten Sensor angesteuert sind. Innerhalb eines Zündintervalls können dabei eine beliebige Anzahl von Zündimpulsen mit einstellbarer Energie übertragen werden.An advantageous exemplary embodiment is characterized in that the energy source has a number of ignition capacitors which, on the one hand, are common are connected to the switches that produce the connection to the primary windings of the ignition transformers, and which, on the other hand, can be called up via separate discharge switches, the discharge switches being controllable by means of a programmer within an ignition interval, and both the programmer and the step switch being operated by the sensor assigned to the selection transmitter are controlled. Any number of ignition pulses with adjustable energy can be transmitted within an ignition interval.
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles der Zündanlage für eine Brennkraftmaschine und unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur erläutert.Further details of the invention are explained below using an exemplary embodiment of the ignition system for an internal combustion engine and with reference to the drawing figure.
Die Zeichnungsfigur zeigt das Schema einer Zündanlage für einen sechszylindrigen Motor.The drawing figure shows the diagram of an ignition system for a six-cylinder engine.
Die dargestellte Zündeinrichtung ist für einen stationären, großvolumigen Gasmotor 4 mit sechs Zylindern Z1-Z6 vorgesehen. Jeder der Zylinder weist eine Zündkerze Ki-K6 auf. Die Zündkerzen K1-K6 sind mit den Sekundärwicklungen von Zündtransformatoren T1-T6 verbunden. Ein Anschluß der Primärwicklungen der Zündtransformatoren T1-T6 ist jeweils mit einem steuerbaren, elektronischen Anwahl-schalter S1-S6, im vorliegenden Fall als Triacs ausgeführt, verbunden.The ignition device shown is provided for a stationary, large-
Die anderen Anschlüsse der Primärwicklungen der Zündtransformatoren T1-T6 sind an einen kapazitiven Energiespeicher 1 geführt. Der kapazitive Energiespeicher 1 besteht aus sieben Zündkondensatoren C1-C7, welche über Schutzdioden, einen Ladewiderstand und einen vorteilhaft elektronisch ausgeführten Ladeschalter 19 an einer Gleichspannungsquelle 2 aufladbar sind. Die Gleichspannungsquelle 2 kann eine Batterie, ein Generator mit Gleichrichter od.dgl. sein. Jeder der Zündkondensatoren C1-C7 ist über einen eigenen, steuerbaren elektronischen Entladeschalter E1-E7 an die Primärwicklung eines anzuwählenden Zündtransformator schaltbar. Die Entladeschalter sind im vorliegenden Beispiel wiederum Triacs.The other connections of the primary windings of the Zünd Transformers T 1 -T 6 are led to a capacitive energy store 1. The capacitive energy store 1 consists of seven ignition capacitors C 1 -C 7 , which can be charged to a
Zur Steuerung der Entladeschalter E1-E7 ist ein Programmgeber 3 vorgesehen, der aus einem Schrittschalter 16 und einem Taktgeber 17 besteht.To control the discharge switch E 1 -E 7 , a
Die Anwahlschalter S1-S6 werden ebenfalls von einem Schrittschalter 11 angesteuert. Die beiden Schrittschalter 11 und 16 bestehen jeweils aus einer Zählstufe Z, welche mit einem Dekoder D korrespondiert. Es ist jedoch ebenfalls der Einsatz eines Schieberegisters oder ähnlicher elektronischer Bausteine möglich. Die Ausgänge des dem Schrittschalter 11 zugeordneten Dekoders sind mit den Steuereingängen G der Anwahlschalter S1-S6 entsprechend der Zündreihenfolge des Motors 4 verbunden, während die Ausgänge des dem Schrittschalter 16 bzw. dem Programmgeber 3 zugeordneten Dekoders D mit den Steuereingängen G der Entladeschalter E 1-E7 entsprechend der gewünschten Zündenergieverteilung innerhalb eines Zündintervalls verbunden sind. Zur Steuerung des Schrittschalters 11 und des Programmgebers 3 ist ein Anwahl- bzw. Zündzeitpunktgeber 1o und ein Rücksetzgeber 9 vorgesehen. Die beiden Geber 9 und 1o sind synchron mit der Kurbelwelle des Motors 4 gekoppelt. Der Anwahl- bzw. Zündzeitpunktgeber 1o besteht aus sechs auf einer umlaufenden Scheibe angebrachten magnetischen Initiatoren G1-G6, deren Position von einem stationären Sensor 13 abgetastet wird.The selection switches S 1 -S 6 are also controlled by a
Der Rücksetzgeber 9 weist einen ebenfalls auf einer umlaufenden Scheibe montierten Initiator G7 (z.B. einen Stahlstift) auf, welcher von einem stationären magnetischen Sensor 14 abgetastet wird. Den beiden Sensoren 13 und 14 sind Schmitt-Trigger 22 und 23 nachgeschaltet. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 22 ist mit dem Takteingang eines Monoflops 1 verbunden, dessen Ausgang wiederum auf den Takteingang T des Schrittschalters 11 sowie auf den Takteingang T eines Flip-Flops geführt ist. Der Ausgang des dem Rücksetzgeber 9 nachgeschalteten Schmitt-Triggers 23 ist mit dem Rücksetzeingang R des Schrittschalters 11 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops FF sowie der Ausgang des Taktgebers 17 sind über ein Und-Glied an den Takteingang T des-Schrittschalters 16 geführt, während der Ausgang Q des Flip-Flops FF einerseits an den Rücksetzeingang des Schrittschalters 16 und anderseits an den Takteingang eines Monoflops MF2 geschaltet ist. Das Monoflop MF2 steuert den Ladeschalter 16.The reset transmitter 9 has an initiator G 7 (for example a steel pin) which is likewise mounted on a rotating disk and which is sensed by a stationary
Nachfolgend wird die Funktion der Zündeinrichtung im Betrieb der Brennkraftmaschine beschrieben.The function of the ignition device during operation of the internal combustion engine is described below.
Vor Beginn eines Zündintervalls schließt der durch das Monoflop MF2 gesteuerte Ladeschalter 19 für eine vorbestimmte Zeit und verbindet so den Energiespeicher 1 mit der Gleichspannungsquelle 2. Dabei werden die einzelnen Zündkondensatoren C1-C7 über den Ladewiderstand R, Schutzdioden und die Diode D aufgeladen. Die beiden Schrittschalter 11 und 16 befinden sich in ihrer Ausgangsstellung, d.h. die Ausgänge eins bis sechzehn der beiden Dekoder liegen auf logisch 0. Induziert nun der Initiator G1 des Anwahlgebers 10 in dem Sensor 13 ein Signal, so triggert der Schmitt-Trigger 22 ab einer bestimmten Schwelle das Monoflop MF1. An den TakteingangTdes Schrittschalters 11 gelangt daher ein Impuls, welcher den Zähler Z um eine Stufe weiterschaltet, sodaß am Ausgang eins des Dekoders D ein Steuersignal erscheint. Dieses Steuersignal schaltet beispielsweise den Schalter S1 durch. Zugleich wird der Anwahlimpuls des Monoflops MF1 an den Takteingang T des Flip-Flops FF gelegt und als Zündzeitpunkt ausgewertet. Das Flip-Flop FF gibt das Und-Glied 21 frei und der Taktgeber 17 schaltet den Schrittschalter 16 weiter. Mit jedem Taktimpuls erscheint an einem Ausgang des Dekoders D ein Steuerimpuls, welcher über die Steuereingänge G die Entladeschalter E1-E7 in beliebiger Reihenfolge durchschaltet. Die Zündkondensatoren C1-C7 werden daher über die Primärspule des angewählten Zündtransformators T1 entladen. Die Entladung der einzelnen Zündkondensatoren C1-C7 kann dabei, wie angedeutet, Schritt für Schritt erfolgen, doch ist es auch möglich, die Schrittabstände und damit die zeitliche Aufeinanderfolge der Zündfunken durch entsprechende Rangierung zu variieren. Ebenso können mehrere Zündkondensatoren zugleich entladen werden. Der zeitliche letzte Ausgang des Schrittschalters 16 setzt das Flip-Flop FF wieder in seine Ausgangslage, wodurch das Und-Glied 21 gesperrt und das Monoflop MF2 ausgelöst wird. Dieses schließt wiederum den Ladeschalter 19 für eine vorbestimmte Zeit.Before the start of an ignition interval, the
Der dem nächsten zu zündenden Zylinder zugeordnete Initiator G2 schaltet den Schrittschalter 11 weiter und der entsprechend der Zündreihenfolge nächste Anwahlschalter S wird angesteuert. Zugleich läuft wiederum die Entladung des Energiespeichers 1 ab. Nach Ablauf eines Zündspiels, d.h. nach einer Zündung aller sechs Zylinder Z1-Z6 bzw. einer Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt der Initiator G7 des Rücksetzgebers 9 in dem Sensor 14 einen Impuls, welcher wiederum über einen Schmitt-Trigger 23 auf den Rücksetzeingang des Schrittschalters 11 letzteren in seine Ausgangsstellung setzt. Es ist leicht ersichtlich, daß bei einer Änderung der Zylinderzahl dieselbe Zündanlage verwendet werden kann. Es müssen lediglich entsprechend viele Initiatoren G angeordnet werden.The initiator G 2 assigned to the next cylinder to be fired switches on the
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Zündkondensatoren beliebig varriert werden kann. Ebenso ist der Einsatz anderer Bauelemente, beispielsweise der Einsatz von Thyristoren oder Transistoren, für die Entlade- und Anwahlschalter möglich.Finally, it should be pointed out that the number of ignition capacitors can be varied as desired. It is also possible to use other components, for example the use of thyristors or transistors, for the discharge and selection switches.
Kommen pro Zylinder mehrere Zündkerzen zum Einsatz, so können diese über eigenen Zündspulen mit gesonderten Energiespeichern 1 verbunden sein. Ebenso jedoch ist die Speisung mehrerer Zündkerzen über einen einzigen Energiespeicher möglich.If several spark plugs are used per cylinder, these can be connected to separate energy stores 1 via their own ignition coils. However, it is also possible to supply several spark plugs via a single energy store.
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