EP0070572A1 - Zündsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0070572A1
EP0070572A1 EP82106595A EP82106595A EP0070572A1 EP 0070572 A1 EP0070572 A1 EP 0070572A1 EP 82106595 A EP82106595 A EP 82106595A EP 82106595 A EP82106595 A EP 82106595A EP 0070572 A1 EP0070572 A1 EP 0070572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chopper
ignition
pulse
duration
individual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP82106595A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philippe Dr. Rouanes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0070572A1 publication Critical patent/EP0070572A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/02—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
    • F02P7/03—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means
    • F02P7/035—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means without mechanical switching means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/10—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having continuous electric sparks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Definitions

  • the invention relates to an ignition system for internal combustion engines, in particular gasoline engines in motor vehicles, with a transformer, the primary winding of which is driven by a chopper, which is fed from a direct voltage or rectified alternating voltage source and is switched into an electronic control circuit, and which can optionally be coupled to the spark plugs on the secondary side via at least one secondary winding is.
  • French patent application No. 80.03 831 therefore proposes an ignition system for gasoline engines by means of which a high voltage is generated at the spark plugs and in which the duration of the spark, in particular in the range of low engine speeds, can be set sufficiently long.
  • each spark plug is assigned a transformer, the primary winding of which is connected to an electronic control circuit.
  • the secondary windings which can be bridged by a mechanical or electronic switch, are electrically connected to the electrodes of the spark plugs.
  • the transformers are controlled by a chopper fed from a direct voltage or rectified alternating voltage source.
  • a transformer is additionally provided on the secondary side with an auxiliary winding which supplies signals to the electronic control circuit and thus influences the frequency and / or the pulse duration of the chopper.
  • French patent application No. 80.Q4 557 provides for this purpose a transformer, in particular also simplified with regard to its material requirements, with a primary and secondary coil arranged on a common magnetic core.
  • the core of the transformer is designed such that a plurality of secondary coils are assigned to a primary coil.
  • French patent application No. 80 19 737 also proposes an improved ignition system for internal combustion engines, which can be used in conjunction with the mechanical ignition distributors customary in motor vehicle construction.
  • the spark plugs are connected via the distributor rotor of an ignition distributor and via its contacts to the secondary winding of a transformer, which is inductively coupled to an auxiliary winding which can be short-circuited or opened via a sensor-controlled, mechanical, electromechanical or electronic switch.
  • the sensors are located at a suitable location on the internal combustion engine, for example on the shaft of the distributor rotor, arranged on the camshaft or on the crankshaft.
  • the present invention is also based on the object of creating an ignition system for internal combustion engines which, with regard to fuel consumption and environmental pollution, enables internal combustion engines with extremely favorable values, even with lean fuel mixtures, with a high cylinder displacement per se, with high compression, large electrode spacing and heavy contamination of the Spark plugs.
  • the invention provides in an ignition system of the type mentioned that the chopper connected to the electronic control circuit is controlled with pulse trains with individual pulses modulated in their duration, so that the spark plugs are controlled with a pulse train with energy pulses modulated in their energy will.
  • the chopper is controlled with pulse trains, in which i. for the remaining individual pulses, the duration of at least one of the first individual pulses, and in particular the duration of the first individual pulse longer, i.e. is selected so that the energy of the corresponding individual ignition pulse is sufficient to ignite the fuel-air mixture in the cylinder even under unfavorable conditions.
  • the pulse trains, each with modulated individual pulses, are generated, for example, in an electronic control circuit which is connected upstream of the chopper and is controlled by a sensor-controlled sensor arranged at a suitable point on the motor, e.g. B. TDC sensor is triggered.
  • a transistor can be used as a chopper, with its emitter-collector path in series with the primary winding of the transformer, this series circuit being connected to a DC voltage or rectified AC voltage source and the base of the transistor connected to the electronic control circuit or via the base controlled transistors is integrated in the electronic control circuit.
  • FIG. 1 shows an LC resonant circuit, consisting of a capacitance C and the primary winding P of a transformer, a transistor T acting as a chopper or switch and a resistor Rg.
  • the resonant circuit, transformer and resistor are connected in series and lie at a DC voltage source + E.
  • a diode D is connected in parallel with the series connection of the transistor T p and the resistor R 9.
  • the transistor T is connected to an electronic control circuit designed as a self-oscillating modulator, as is shown, for example, in FIG. 8.
  • the transformer has on the secondary side for each spark plug Z 1 to Z n a secondary winding S which is connected to the spark plug electrodes and is inductively coupled to an auxiliary winding S 'wound in opposite directions.
  • the auxiliary windings S ' can each by z. B. sensor-controlled, mechanical, electromechanical or electronic switches I 1 to In are opened and short-circuited in time with the ignition pulse times, the secondary-side high voltage of the winding S disappearing or the intensity being reduced in the event of a short-circuited auxiliary winding, so that its intensity is reduced so that no ignition spark on the spark plugs is formed.
  • the sensors themselves are e.g. B. arranged on the shaft of the distributor rotor.
  • a time interval A p (see FIG. 2) by an encoder, not shown, e.g. B. a motor speed controlled encoder, an TDC encoder or a sensor coupled to the engine starter flywheel, triggered and modulated by the electronic control circuit pulse train acc. Fig. 2 controls each during the duration C p to the base of the transistor T p .
  • the point in time "0”, ie the point in time at which each individual pulse sequence starts, takes into account various motor parameters, eg. B. the TDC time or values determined by temperature sensors.
  • the duration At 1 , At 2 and At 3 of the first individual pulses of each pulse sequence is i.Vgl.
  • the duration At 4 of the remaining individual pulses of the pulse train is selected to be longer, the pulse duration of the first individual pulses - viewed in the pulse train direction - decreasing.
  • a collector current I c With the course shown in Fig. 3.
  • an ignition pulse sequence according to.
  • the pulse duration or energy of the first individual pulses is chosen to be greater than the pulse duration or energy of the remaining individual pulses of a pulse train.
  • the pulse duration, in particular of the first individual pulse. Fig. 2 and thus the energy of the corresponding individual ignition pulse I z1 (see FIG. 4) is chosen so that the fuel-air mixture ignites with certainty even under the toughest conditions. Since the mixture is already ignited by the first individual ignition pulse, an energy which is lower in each case and finally drops to a constant value is sufficient for the second and the subsequent individual ignition pulses in order to maintain the combustion.
  • the pulse train and each individual pulse can be modulated by the electronic control circuit in terms of duration and frequency as required, and each switch I 1 to can be controlled, ie opened or closed, in any auxiliary winding.
  • the diode D acts as overvoltage protection, which reduces any disturbing voltage peaks that may occur on the primary winding P.
  • the function of the resistor R 9 is explained in more detail using the circuit diagram according to FIG. 8. It should only be mentioned in advance that the voltage caused by the emitter current I c at the terminals of the resistor R 9 is fed back to the electronic control circuit and initiates the blocking or switching on of the transistor T.
  • the ignition systems according to FIGS. 5 and 6 differ only on their transformer secondary side from the ignition system according to FIG. 1.
  • the same elements are consequently provided with the same reference numerals and there is no need to repeat the description of the actuation and ignition processes.
  • the secondary winding S ' is located on the distributor rotor L of an ignition distributor Zv, which rotates in the direction of the arrow, so that, one after the other, via the contacts K1 to K4, the high voltage in the ignition sequence Z 1 , Z 3 , when the switch I is in the open position, on the secondary winding S Z 41 Z 2 reaches the spark plugs Z 1 to Z 4 .
  • the start and end of ignition are selected accordingly in order to ensure that the ignition voltage is as uniform as possible.
  • the duration of each firing pulse sequence is not controlled by correspondingly switching the auxiliary winding S 'on and off, but is only determined by the triggering time C p of the transistor T P , which is represented by a flip-flop M shown in FIG electronic control circuit is set. That means that during the total time A p between two pulse trains no ignition pulses reach the spark plug electrodes.
  • the monostable multivibrator M is set to "0", with the proviso that the transistor T 1 blocks the capacitance C 4 via the RC element R 1 -R 2 -C 1 is loaded, the transistor T 2 , which conducts first, is gradually blocked after the voltage change at the terminals of the capacitance C 1 , the transistor T 4 conducts, the transistor T 5 blocks, the transistors T 6 and T 7 conduct and finally the transistor T conducts.
  • a current I c consequently flows in the resistor R 9 , through which the voltage at the terminals of the resistor increases in a sawtooth shape until it has reached the threshold value at which the transistor T 3 conducts again.
  • a negative voltage edge is transmitted to the base of the transistor T 4 , as a result of which it blocks, transistor T 5 conducts, transistors T 6 and T 7 blocks and thus transistor T p also blocks again; ie the Current I c through transistor Tp is zero.
  • transistor T 5 blocks, transistor T 6 and T 7 conducts and thus transistor T p conducts again.
  • the potential across the resistor R 9 rises again and reaches the response threshold of the transistor T3, as a result of which it conducts, transistor T 4 blocks, transistor T 5 conducts, transistor T 6 and T 7 and thus also transistor T p blocks.
  • transistor T 3 initially blocks according to the charging voltage at capacitance C 4 , which results in a corresponding impedance R 6 + R (collector-emitter of T 2 ) parallel to resistor R 4 , which is determined in accordance with the time constant of timing element R 1 -R 2 -C 1 changes. Due to the collector-emitter impedance of transistor T 2 , which changes in accordance with the voltage applied to the base of this transistor, the collector current of transistor T 3 also changes .

Abstract

Zündsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Ottomotoren in Kraftfahrzeugen, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung (P) durch einen aus einer Gleichspannungsquelle oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle gespeisten, in einen elektronischen Steuerkreis geschalteten Zerhacker (Tp) angesteuert wird und der sekundärseitig über mindestens eine Sekundärwicklung (S) wahlweise mit den Zündkerzen (Z) koppelbar ist, wobei der Zerhacker (Tp) mit Impulsfolgen angesteuert wird, bei denen im Vergleich zu den restlichen Einzelimpulsen die Dauer mindestens eines der ersten Einzelimpulse länger; und zwar so gewählt ist, dass die Energie des entsprechenden Elnzel-Zündimpulses ausreicht, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch unter ungünstigen Bedingungen zu zünden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren in Kraftfahrzeugen, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung durch einen aus einer Gleichspannungs- oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle gespeisten, in einen elektronischen Steuerkreis geschalteten Zerhacker angesteuert wird und der sekundärseitig über mindestens eine Sekundärwicklung wahlweise mit den Zündkerzen koppelbar ist.
  • Bei der Konstruktion von Zündsystemen für Brennkraftmaschinen wird in zunehmenden Maße gefordert, daß das Zündsystem insbesondere auch im Bereich niedriger Motordrehzahlen und magerer Kraftstoffgemisch-Zusammensetzung eine gute Verbrennung des Kraftstoffgemisches gewährleistet, da nur so eine gute Energieausnutzung und eine möglichst geringe Luftverschmutzung erzielbar ist.
  • Mit den herkömmlichen Zündsystemen, bei denen die Hochspannung durch Zündspulen und/oder durch kapazitive Vorrichtungen erzeugt wird und bei denen an den Zündkerzen ein exponentiell abnehmender Zündfunke erzeugt wird, sind diese Forderungen nicht hinreichend erfüllt.
  • Die Französische Patentanmeldung Nr. 80.03 831 schlägt daher ein Zündsystem für Ottomotoren vor, durch welches eine hohe Spannung an den Zündkerzen erzeugt wird und bei welchem die Dauer des Zündfunkens, insbesondere im Bereich niedriger Motordrehzahlen, genügend lang eingestellt werden kann.
  • Bei diesem Zündsystem ist jeder Zündkerze ein Transformator zugeordnet, dessen Primärwicklung an einen elektronischen Steuerkreis angeschaltet ist. Die durch einen mechanischen oder elektronischen Schalter überbrückbaren Sekundärwicklungen sind mit den Elektroden der Zündkerzen galvanisch verbunden. Die Ansteuerung der Transformatoren erfolgt dabei durch einen aus einer Gleichspannungs- oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle gespeisten Zerhacker. Ein Transformator ist zusätzlich sekundärseitig mit einer Hilfswicklung versehen, die Signale an den elektronischen Steuerkreis liefert und damit die Frequenz und/oder die Impulsdauer des Zerhackers beeinflußt.
  • Die Französische Patentanmeldung Nr. 80.Q4 557 sieht hierzu einen insbesondere auch hinsichtlich seines Materialbedarfs vereinfachten Transformator mit auf einem gemeinsamen magnetischen Kern angeordneter Primär-und Sekundärspule vor. Der Kern des Transformators ist dabei derart ausgebildet, daß einer Primärspule mehrere Sekundärspulen zugeordnet sind.
  • Schließlich schlägt die Französische Patentanmeldung Nr. 80 19 737 gleichfalls ein verbessertes Zündsystem für Brennkraftmaschinen vor, das in Verbindung mit den im Kraftfahrzeugbau üblichen mechanischen Zündverteilern eingesetzt werden kann. Dabei sind die Zündkerzen über den Verteilerläufer eines Zündverteilers und über dessen Kontakte mit der Sekundärwicklung eines Transformators verbunden, die mit einer Hilfswicklung induktiv gekoppelt ist, die über einen sensorgesteuerten, mechanischen, elektromechanischen bzw. elektronischen Schalter kurzgeschlossen bzw. geöffnet werden kann.
  • Die Sensoren sind an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise an der Welle des Verteilerläufers, an der Nockenwelle oder an der Kurbelwelle angeordnet.
  • Auch vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Umweltverschmutzung Brennkraftmaschinen mit äußerst günstigen Werten ermöglicht, und zwar auch bei mageren Brennstoffgemischen, bei an sich hohem Zylinderhubraum, bei hoher Verdichtung, großem Elektrodenabstand und starker Verschmutzung der Zündkerzen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Zündsystem der eingangs genannten Art vor, daß der in den elektronischen Steuerkreis geschaltete Zerhacker mit Impulsfolgen mit in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert wird, so daß die Zündkerzen mit Zündimpulsfolge mit in ihrer Energie modulierten Einzel-Zündimpulsen gesteuert werden.
  • Vorzugsweise wird dabei der Zerhacker mit Impulsfolgen angesteuert, bei denen i.Vgl. zu den restlichen Einzelimpulsen die Dauer mindestens eines der ersten Einzelimpulse und zwar insbesondere die Dauer des ersten Einzelimpulses länger, d.h. so gewählt ist, daß die Energie des entsprechenden Einzel-Zündimpulses ausreicht, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder auch unter ungünstigen Bedingungen zu zünden.
  • Ist das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen entsprechend hochenergetischen Einzel-Zündimpuls gezündet, so genügen je Zündimpulsfolge Einzel-Zündimpulse geringerer Energie, um die Verbrennung des Gemisches aufrechtzuerhalten. Zweckmäßigerweise wird daher vorgeschlagen, daß die Dauer der Einzelimpulse einer jeden Impulsfolge und damit die Energie der entsprechenden Einzel-Zündimpulse auf einen i.Vgl. zu den ersten Einzelimpulsen niedrigeren und vorzugsweise konstanten Wert absinkt, der genügt um die weitere Verbrennung zu gewährleisten.
  • Die Impulsfolgen mit jeweils modulierten Einzelimpulsen werden beispielsweise in einem elektronischen Steuerkreis erzeugt, der dem Zerhacker vorgeschaltet sind und durch einen sensorgesteuerten, an geeigneter Stelle des Motors angeordneten Geber, z. B. OT-Geber, angestoßen wird. Als Zerhacker kann ein Transistor dienen, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Serie zur Primärwicklung des Transformators ist, wobei diese Serienschaltung an einer Gleichspannungs- oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle liegt und die Basis des Transistors an den elektronischen Steuerkreis angeschaltet bzw. der über die Basis angesteuerte Transistoren in den elektronischen Steuerkreis integriert ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen betriebenen Zündsystems,
    • Fig. 2 bis 4 das Prinzip des erfindungsgemäßen Zündsystems, dargestellt anhand des Impulsverlaufs der Steuer- und Zündimpulse,
    • Fig. 5 bis 7 weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß angesteuerte Zündsysteme,
    • Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen elektronischen Steuerkreis mit Zerhacker.
  • Das Zündsystem nach Fig. 1 zeigt einen LC-Schwingkreis, bestehend aus einer Kapazität C und der Primärwicklung P eines Transformators, einen als Zerhacker bzw. Schalter wirkenden Transistor T und einen Widerstand Rg. Der Schwingkreis, Transformator und Widerstand sind in Serie geschaltet und liegen an einer Gleichspannungsquelle +E. Parallel zur Serienschaltung des Transistors Tp und des Widerstandes R9 liegt eine Diode D. Basisseitig ist der Transistor T in einen als selbstschwingender Modulator ausgebildeten elektronischen Steuerkreis geschaltet, wie er beispielsweise in Fig. 8 dargestellt ist.
  • Der Transformator weist sekundärseitig je Zündkerze Z1 bis Zn eine mit den Zündkerzenelektroden verbundene, mit einer gegensinnig gewickelten Hilfswicklung S' induktiv gekoppelte Sekundärwicklung S auf. Die Hilfswicklungen S' können jeweils durch z. B. sensorgesteuerte, mechanische, elektromechanische oder elektronische Schalter I1 bis In im Takt der Zündimpuls-Zeitpunkte geöffnet und kurzgeschlossen werden, wobei bei kurzgeschlossener Hilfswicklung die sekundärseitige Hochspannung der Wicklung S verschwindet bzw., ihre Intensität so verringert, daß kein Zündfunke an den Zündkerzen gebildet wird. Die Sensoren an sich sind z. B. an der Welle des Verteilerläufers angeordnet.
  • Die Wirkungsweise dieses Zündsystems ist wie folgt: Eine jeweils im zeitlichen Abstand Ap (s. Fig. 2) durch einen nichtdargestellten Geber, z. B. einen motordrehzahlgesteuerten Geber, einen OT-Geber oder einen mit dem Motoranlasser-Schwungrad gekoppelten Sensor, ausgelöste und durch den elektronischen Steuerkreis modulierte Impulsfolge gem. Fig. 2 steuert jeweils während der Dauer Cp die Basis des Transistors Tp an. Der Zeitpunkt "0", d.h. der Zeitpunkt zu dem jede einzelne Impulsfolge einsetzt, berücksichtigt dabei verschiedene Motorparameter, z. B. den OT-Zeitpunkt oder durch Temperaturfühler ermittelte Werte.
  • Die Dauer At1, At2 und At3 der ersten Einzelimpulse jeder Impulsfolge ist i.Vgl. zur Dauer At4 der restlichen Einzelimpulse der Impulsfolge länger gewählt, wobei die Impulsdauer der ersten Einzelimpulse - betrachtet in Impulsfolgerichtung - abnimmt. Verursacht durch die Impulsfolge gem. Fig. 2 fließt im Transistor Tp ein Kollektor-Strom Ic mit dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf. Je Einzelimpuls Ic1, Ic2, Ic3 und Ic4 wird dabei die Kapazität C des Schwingkreises CP auf = und über die Primärwicklung P des Transformators entladen. In der Sekundärwicklung S des Transformators wird hierdurch eine Zündimpulsfolge gem. dem in Fig. 4 gezeigten Verlauf der Einzel-Zündimpulse Iz1, Iz2, Iz3, Iz4 induziert und bei geöffneter Stellung der Schalter I1 bis In den einzelnen Zündkerzen Z1 bis Zn zugeführt. Die Öffnung der Schalter I1 bis In, als welche z. B. Transistoren dienen, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch nichtdargestellte Sensoren ausgelöst, die an geeigneter Stelle der Welle des Verteilerläufers eines Zündverteilers angeordnet sind und im Takt der Zündimpulsfolge die Schalter I1 bis In ansteuern.
  • Wie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich ist, ist die Impulsdauer bzw. Energie der ersten Einzelimpulse größer gewählt als die Impulsdauer bzw. Energie der restlichen Einzelimpulse einer Impulsfolge. Die Impulsdauer insbesondere des ersten Einzelimpulses gem. Fig. 2 und damit die Energie des entsprechenden Einzel-Zündimpulses Iz1 (s. Fig. 4) wird so gewählt, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit Sicherheit auch unter den härtesten Bedingungen zündet. Da das Gemisch bereits durch den ersten Einzel-Zündimpuls zündet, genügt für den zweiten und die folgenden Einzel-Zündimpulse eine Energie die jeweils geringer ist und schließlich auf einen konstanten Wert absinkt, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten. Selbstverständlich kann ja nach Erfordernis die Impulsfolge und jeder Einzelimpuls durch den elektronischen Steuerkreis hinsichtlich Dauer und Frequenz beliebig moduliert und jeder Schalter I1 bis In jeder Hilfswicklung beliebig angesteuert, d.h. geöffnet bzw. geschlossen werden.
  • Die Diode D wirkt als Überspannungsschutz, die an der Primärwicklung P eventuell auftretende, störende Spannungsspitzen abbaut. Die Funktion des Widerstandes R9 wird anhand des Schaltschemas nach Fig. 8 näher erläutert. Vorab sei nur erwähnt, daß die durch den Emitter-Strom Ic an den Klemmen des Widerstandes R9 verursachte Spannung auf den elektronischen Steuerkreis rückgekoppelt wird und das Sperren bzw. Durchschalten des Transistors T einleitet.
  • Bei ansonsten gleicher Ansteuerung des Transistors Tp und der Schalter I der Hilfswicklungen S' unterscheiden sich die Zündsysteme nach Fig. 5 und Fig. 6 nur auf ihrer Transformator-Sekundärseite vom Zündsystem nach Fig. 1. Gleiche Elemente sind folglich mit gleichen Bezugszeichen versehen und es erübrigt sich eine wiederholte Beschreibung der Ansteuer= und Zündabläufe.
  • Das Zündsystem nach Fig. 5 besitzt auf der Transformator-Sekundärseite jeweils zwei in Serie geschaltete Zündkerzen Z1, Z3 bzw. Z49 Z2 und eine mit den Zündkerzen gleichfalls in Serie geschaltete, jeweils mit einer Hilfswicklung S' induktiv gekoppelte Sekundärwicklung S. Zündsysteme dieser Art werden für Vierzylinder-Ottomotoren eingesetzt.
  • Das Zündsystem nach Fig. 6 enthält einen Transformator mit einer einzelnen Sekundärwicklung S, die mit einer mit einem Schalter I ausgerüsteten Hilfswicklung S' induktiv gekoppelt ist. Die Sekundärwicklung S' liegt am Verteilerläufer L eines Zündverteilers Zv, der in Pfeilrichtung rotiert, so daß nacheinander, über die Kontakte K1 bis K4, die bei geöffneter Stellung des Schalters I an der Sekundärwicklung S liegende Hochspannung in der Zündreihenfolge Z1, Z3, Z41 Z2 an die Zündkerzen Z1 bis Z4 gelangt.
  • Zündbeginn und Zündende werden dabei entsprechend gewählt, um eine möglichst gleichmäßige Zündspannung zu gewährleisten.
  • ,Das Zündsystem nach Fig. 7 ist, ausgenommen die fehlende Hilfswicklung für die Sekundärwicklung S, hinsichtlich seines Aufbaus mit dem Zündsystem nach Fig. 6 identisch, weshalb auch hier gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauelemente gesetzt sind. Die Dauer jeder Zündimpulsfolge wird im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen jedoch nicht durch entsprechende Zu- und Abschaltung der Hilfswicklung S' gesteuert, sondern ist einzig durch die Ansteuerzeit Cp des Transistors T P bestimmt, die durch eine in Fig. 8 dargestellte Kippstufe M eines elektronischen Steuerkreises festgelegt ist. Das heißt, daß während der gesamten Zeit Ap zwischen zwei Impulsfolgen keine Zündimpulse zu den Zündkerzenelektroden gelangen.
  • Fig. 8 zeigt das Schaltschema eines möglichen elektronischen Steuerkreises für ein Zündsystem der vorstehend abgehandelten Art, dessen Wirkungsweise nachstehend erläutert wird:
    • Bei Stillstand des Motors gibt der durch den Motor betätigte, dem elektronischen Steuerkreis nach Fig. 8 vorgeschaltete OT-Geber kein Signal ab. Die monostabile Kippstufe M ist auf "1" gesetzt, mit der Wirkung, daß Transistor T1 leitet, Transistor T4 sperrt, Transistor T5 leitet, Transistor T6 und T7 sperrt und folglich auch Transistor Tp sperrt.
  • Gibt der OT-Geber ein Signal ab, was bei laufendem Motor der Fall ist, so wird die monostabile Kippstufe M auf "0" gesetzt, mit der Maßgabe, daß der Transistor T1 sperrt, die Kapazität C4 über das RC-Glied R1-R2-C1 geladen wird, der Transistor T2, der zunächst leitet, nach der Spannungsänderung an den Klemmen der Kapazität C1 allmählich gesperrt wird, der Transistor.T4 leitet, der Transistor T5 sperrt, die Transistoren T6 und T7 leiten und schließlich auch der Transistor T leitet.
  • Es fließt folglich ein Strom Ic im Widerstand R9, durch den die Spannung an den Klemmen des Widerstandes sägezahnförmig ansteigt, bis sie den Schwellenwert erreicht hat, bei dem der Transistor T3 wieder leitet. Hierdurch wird eine negative Spannungsflanke zur Basis des Transistors T4 übertragen, wodurch dieser sperrt, Transistor T5 leitet, Transistor T6 und T7 sperrt und somit auch der Transistor Tp wieder sperrt; d.h. der Strom Ic durch den Transistor Tp ist gleich null. Die Kapazität C2 wird über den Widerstand R6 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T5 aufgeladen und schaltet den Transistor T4 nach einer Zeitdauer τ (τ = C2 x R6) durch die Diode D1 ein. Die Folge ist, daß Transistor T5 sperrt, Transistor T6 und T7 leitet und somit auch Transistor Tp wieder leitet. Das Potential am Widerstand R9 steigt erneut an und erreicht den Ansprechschwellenwert des Transistors T3, wodurch dieser leitet, Transistor T4 sperrt, Transistor T5 leitet, Transistor T6 und T7 und somit auch Transistor Tp sperrt.
  • Dieser vorstehend beschriebene Zyklus wiederholt sich, solange bis die monostabile Kippstufe-M wieder auf "1" gesetzt ist. In diesem Fall sperrt zunächst der Transistor T3 entsprechend der Ladesspannung an Kapazität C4, woraus sich eine entsprechende Impedanz R6 + R (Kollektor-Emitter von T2) parallel zum Widerstand R4 ergibt, die sich gemäß der Zeitkonstante des Zeitgliedes R1-R2-C1 ändert. Aufgrund des Kollektor-Emitter-Scheinwiderstandes des Transistors T2, der sich entsprechend der an die Basis dieses Transistors angelegten Spannung ändert, ändert sich auch der Kollektor-Strom des Transistors T3. Daraus ergibt sich ein variabler Ansprechschwellenwert des Transistors T4, durch den die Leitfähigkeitsdauer dieses Transistors verlängert werden kann, so daß sich eine längere Leitfähigkeitsdauer für den Transistor Tp und ein entsprechend höherer Kollektor-Strom Ic im Transistor Tp ergibt. Das ist möglich, solange die Kapazität C1 ihre Maximalladung nicht erreicht hat; d.h., solange die Kapazität C1 geladen wird, ist der Kollektor-Strom des Transistors T aufgrund der längeren Leitfähigkeitsdauer dieses Transistors höher. Hat die Kapazität C1 ihre Maximalladung erreicht, so sperrt der Transistor T2 und der Kollektor-Strom im Transistor T3 wird durch die Widerstände R4 und R5 begrenzt. Der Ansprechschwellenwert des Transistors T4 ist folglich rascher erreicht; dadurch ergibt sich eine kürzere Leitfähigkeitsdauer des Transistors T4 und schließlich eine kürzere Leitfähigkeitsdauer des Transistors T und ein geringerer Kollektor-Strom im Transistor Tp.
  • Es ist also möglich, durch entsprechende Einstellung des RC-Gliedes R1-R2-C1 die Zahl der den Transistor Tp ansteuernden Einzelimpulse zu wählen, die eine Impulsdauer besitzen, welche auf der Transformator-Sekundärseite zu Zündimpulsen mit höchster Energie führen.

Claims (10)

1. Zündsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren in Kraftfahrzeugen, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung durch einen aus einer Gleichspannungs- oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle gespeisten, in einen elektronischen Steuerkreis geschalteten Zerhacker angesteuert wird und der sekundärseitig über mindestens eine Sekundärwicklung wahlweise mit den Zündkerzen koppelbar ist,
dadurch gekennzeichnet , daß der Zerhacker mit Impulsfolgen mit in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert wird, so daß die Zündkerzen mit Zündimpulsfolgen mit in ihrer Energie modulierten Einzel-Zündimpulsen gespeist werden.
2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker mit Impulsfolgen angesteuert wird, bei denen i.Vgl. zu den restlichen Einzelimpulsen die Dauer mindestens eines der ersten Einzelimpulse länger und zwar so gewählt ist, daß die Energie des entsprechenden Einzel-Zündimpulses ausreicht, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch auch unter ungünstigen Bedingungen zu zünden.
3. Zündsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der erste Einzelimpuls einer zum Zerhacker geführten Impulsfolge in seiner Dauer so moduliert ist, daß der diesem Einzelimpuls entsprechende Einzel-Zündimpuls auch unter ungünstigen Bedingungen das Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet.
4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einzelimpulse einer jeden Impulsfolge auf einen konstanten Wert abnimmt.
5. Zündsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zerhacker zugeführten Impulsfolgen durch einen dem Zerhacker vorgeschalteten elektronischen Steuerkreis erzeugt und moduliert wird.
6. Zündsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker einen Transistor (Tp) enthält, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Serie zur Primärwicklung (P) des Transformators angeordnet ist, daß die Serienschaltung an einer Gleichspannungs- oder gleichgerichteten Wechselspannungsquelle liegt und daß die Basis des Transistors (T ) an den elektronischen Steuerkreis angeschaltet ist.
7. Zündsystem nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator sekundärseitig je Zündkerze (Z1 bis Zn) eine mit den ZündkerzenElektroden verbundene, mit einer gegensinnig gewickelten Hilfswicklung (S') induktiv gekoppelte Sekundärwicklung (S) aufweist, daß der Zerhacker (T ) mit konstanten Impulsfolgen mit jeweils in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert wird, und daß die kurzgeschlossenen Stromkreise der Hilfswicklungen (S') durch mechanische (I1, I2 ...In), elektromechanische oder elektronische Schalter im Takt der Zündfolge geöffnet werden. (s.Fig. 1)
8. Zündsystem nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator sekundärseitig jeweils je zwei Zündkerzen eine mit den Zündkerzen in Serie geschaltete, mit einer gegensinnig gewickelten Hilfswicklung (S') induktiv gekoppelte Sekundärwicklung (S) aufweist, daß der Zerhacker (Tp) mit konstanten Impulsfolgen mit jeweils in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert wird, und daß die kurzgeschlossenen Stromkreise der Hilfswicklungen (S') durch mechanische (I1, 2 ...... In), elektromechanische oder elektronische Schalter im Takt der Zündfolge geöffnet werden (s.Fig. 5).
9. Zündsystem nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator eine einzige, mit einer gegensinnig gewickelten Hilfswicklung (S') induktiv gekoppelte Sekundärwicklung (S) aufweist, daß der Zerhacker (T ) mit konstanten Impulsfolgen mit jeweils in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert wird, und daß die Sekundärwicklung bei geöffnetem Stromkreis der Hilfswicklung über einen mechanischen oder elektrönischen Verteiler im Takt der Zündfolge mit den Zündkerzen (Z1 bis Zn) verbunden ist. (s.Fig. 6)
10. Zündsystem nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator eine einzige Sekundärwicklung (S) aufweist, die über einen mechanischen oder elektronischen Verteiler im Takt der Zündfolge mit den Zündkerzen (Z1 bis Z ) verbunden ist, wobei der Zerhacker (Tp) durch Impulsfolgen mit entsprechend modulierten Einzelimpulsen gespeist wird, die durch die durch eine monostabile Kippstufe (M) des elektronischen Steuerkreises bestimmte Ansteuerzeit des Zerhackers in ihrer Dauer festgelegt sind. (s.Fig. 7)
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