EP0181961A1 - Impulsoszillatorzündung für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Impulsoszillator-Zündung für Verbrennungskraftmaschinen. Es geht dabei um eine direkte Einwirkung auf die Zündspule zur Verbesserung der Verbrennung und Reduzierung toxischer Abgase. Dazu soll zwischen Ausgang der Sekundärseite (22) und Eingang der Primärseite (5, 19) ein Kondensator (7, 32) eingesetzt werden. In dieser neuen Schaltungsanordnung regt der Kondensator (7, 32) die Zündspule zu hochfrequentem Schwingen an, es wird damit ein Impulsoszillator gebildet.

Description

Technisches Gebiet
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen und andere durch Fremdzündung erregte Arbeitsmaschinen mit einer als Zündspule oder Zündtransformator aufweisenden Energiequelle.
Stand der Technik
• Hierbei ist bekannt, daß Kondensatoren vorteilhaft parallel zu den Zündfunken und Überschlagsstrecken gegen Masse eingesetzt werden, um die Zündung zu verbessern. (Fig. 1 E.P. Nr. 0018622) Der Schaltung haftet der Nachteil eines zu langsamen Spannungsanstieges an. Dies ist in der Impedanz des langen Stromweges begründet, denn es ist schwierig, ein hochfrequentes Stromsignal über ein weiter verzweigtes Gußstück (Motorblock) zu führen. Insbesondere wird in den bekannten Ausführungen der Lade-und Entladevorgang über einen Strompfad bzw. Serienschwingkreis ausgeführt.
Darstellung der Erfindung
• Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß Zündspule oder Zündtransformator durch eine Impulsoszillator-Zündung ersetzt wird. Hierdurch wird verstanden, daß (gemäß Figur 1) parallel zur Primär- und Sekundärseite ein Kondensator angeordnet ist. In dieser Schaltung erfolgt Ladung und Entladung über getrennte Leitungsführungen, wobei der Ladestrom des Kondensators zurückgeführt, über die Primärseite eine wesentlich höhere Spannung über der Sekundärseite induziert. Im Unterschied zu den bisherigen Konstruktionen wird ferner in der Schaltung gemäß der Erfindung ein entsprechend bemessenes Dämpfungsglied angeordnet, welches es gestattet, den Zündstrom zugunsten der Zeit zu verlängern. Der Kondensator gemäß der Erfindung überbrückt nicht direkt die Funkenstrecke, sondern der Stromkreis schließt sich über den primären Elektrolytkondensator der Zündspule bzw. über das Bordnetz (Batterie).
• Auf Grund unserer bisherigen Versuche und Messungen ist es möglich geworden, extrem magere Kraftstoff-Luft-Gemische einwandfrei zu zünden. Die Schadstoffe im Abgas werden somit maximal reduziert, und es ist ein Betreiben der Triebwerke ohne Zündaussetzer im Magerbereich möglich geworden.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Primärseite der Zündspule durch den Ladestrom des parallel liegenden Kondensators zur Primär-und Sekundärseite mit einem negativ gerichteten Strompotential beaufschlagt wird, welches den magnetischen Feldabbau beschleunigt und somit eine höhere Spannung sekundär induziert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis ein Oberschlag an der oder den jeweiligen Entladungsstrecken stattfindet. Ein weiterer Kondensator bestimmter Größe parallel zur Oberschlagsstrecke im Verteiler gegen 1 geschaltet, führt zu einer weiteren Anhebung der Zündspannung und zum fast restlosen Abbau des Magnetfeldes während des Zündvorganges.
• Um einen hohen Wirkungsgrad der Stromübertragung an der Funkenstrecke 14 möglich zu machen und hiermit dem Kondensator 12 eine maximale Füllung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Katodenfläche des Verteilerfingers mit Metall, welches eine geringe Austrittsarbeit entgegensetzt, zu beschichten.
• Damit es möglich ist, die Impedanz der Impulsoszillator-Zündanlage den jeweiligen Erfordernissen, den Übertragungsteilen zum Zündkerzenabstimmstecker anzupassen, ist eine abstimmbare Schwingspule 19 parallel zur Primärwicklung 5 des Impulsoszillators, vorzusehen. Mit dem Zündkerzenabstimmstecker wird die Impedanz der Zündkerze der Zündanlage angepaßt.
• Es hat sich erwiesen, daß die Energieversorgung niederohmischer Zündspulen oder Zündtransformatoren durch Schalten eines Elektrolytkondensators bestimmter Größe 15 gegen Masse 31 notwendig ist.Hierdurch wird bei Erreichen des maximalen Lade-Endstromes der Zündspule ein Abfallen der Ladespannung an Klemme 15 unterbunden. Dieses hat zur Folge, daß ein höherer Energiebetrag in der Zündspule magnetisch abgespeichert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer als Impulsoszillator ausgebildeten Zündspule.
• Fig. 2 eine Impulsoszillator-Zündspule unter Einbezug der Überschlagstrecke im Zündverteiler, wobei der Kondensator 12 als Speicherelement herangezogen wird.
• Fig. 3 wie 2, wobei ein Widerstand 42 bestimmter Größe und Induktivität sowie Kapazität als Dämpfungsglied herangezogen wird.
• Fig. 4 zeigt eine Zündspule normaler Bauart, bei der ein Elektrolytkondensator 32 für die Bereitstellung von hoher Energie sorgt.
• Fig. 5 zeigt eine Zusammenschaltung der Impulsoszillator-Zündspule nach Fig. 1 mit dem Speicherelement 32 nach Fig. 4.
• Fig. 6 zeigt eine Impulsoszillator-Zündspule, bei der der Kondensator 7 derart geschaltet ist, daß der maximale Strom zugunsten der Zeit abgesenkt wird.
• Fig. 7 zeigt eine Verlegung der Schalteinheit in die Plusseite (+) der Impulsoszillator-Zündspule.
• Fig. 8 wie 7, wobei ein Elektrolytkondensator für Energiebereitstellung sorgt (siehe Fig. 4).
• Fig. 9 zeigt eine Impulsoszillator-Zündspule mit geänderter Beschaltung der Primärseite zur besseren Energieversorgung.
• Fig. 10 wie Fig. 9, jedoch mit einer Zündspule normaler Bauart.
• Fig. 11 zeigt eine Impulsoszillator-Zündspulenschaltung nach Fig. 2, jedoch mit Elektrolytkondensator 32 und der abstimmbaren Schwingspule 19 zur Änderung der Funkenstandzeit.
• Fig. 12 zeigt einen Verteilerfinger, dessen Katodenfläche 26 mit Selen oder anderen Halbleitern beschichtet ist, um eine möglichst hohe Stromführung im Lichtbogen zu erreichen.
• Fig. 13 zeigt einen Zündkerzenabstimmstecker, bei welchem mittels Ferritkern 48 die Induktivität der aus Widerstandsdraht gewickelten Anpaßspule 45 der Impedanz der Zündkerze zur Zündanlage angepaßt werden kann.
• Zündspulen und Impulsoszillator-Zündung mit abstimmbarer Spule 19, deren bestimmte Induktivität durch Positionsänderung des Kernes 21 dem jeweiligen Bedarf angepaßt wird, bestimmen den Wirkungsgrad der Zündanlage. Beim Einschalten des Zündstromes wird der Kondensator 32 von Punkt 29 über die Leitung 31 und Leitung 2 über Punkt 16 und Leitung 15 zum Zündschloß zur Batterie aufgeladen. Durch Anlegen eines Steuersignales vom Steuergerät (Kontakte) über Leitung 34 an die Schalteinheit 35 wird die negative Seite des Kondensators 32 über Leitung 31 Punkt 30, Leitung 33 über die Schalteinheit 35 und Leitung 8 zu den Anschlußpunkten 20 und 36 der Spulen 19 und 5 geführt. Von den Punkten 18 und 4 führt Leitung 3 den Strom über Punkt 17 und der Leitung 15 und Punkt 16 mit Leitung 2 zur positiven Platte des Kondensators 32 zurück. Durch den Stromfluß in den Spulen 5 und 19 wird ein Magnetfeld in den Kernen 10 und 21 aufgebaut. Durch Änderung des Steuersignals wird in den Spulen 5 und 19 der Ladestrom unterbrochen, es beginnt das Magnetfeld in beiden Kernen zusammenzubrechen. Dieses hat zur Folge, daß sich eine entgegengesetzt gerichtete Spannung in den Spulen 5, 19 und 22 aufbaut. Jetzt wird von Punkt 23 der Leitung 25 und Punkt 24 mit Leitung 9 der Kondensator 7 aufgeladen. Der dadurch entgegengesetzt fließende Strom über Leitung 6, Punkt 1, Leitung 2, Punkt 16 und Leitung 15 an Punkt 17 über Leitung 3 an Punkt 4 und 18, verursacht nun einen beschleunigten Feldabbau in den Kernen 10 und 21. Hiermit wird in den Wicklungen die Spannung erhöht. Beim Erreichen der Überschlagsspannung an der Kathode 26 über Leitung 25 bildet sich ein hochenergetischer Lichtbogen aus, der seinerseits über Anode 27, Punkt 28, Leitung 13 den Kondensator 12 auflädt. Durch den fließenden Strom über Leitung 11 und Punkt 1 und Leitung 2, Punkt 16, Leitung 15" Punkt 17, Leitung 3 an die Punkte 4 und 18 wird in den Spulen weiterhin ein stark beschleunigter Feldabbau hervorgerufen. Dieses setzt sich so lange fort, bis der durch die Zündkerze gebildete Kondensator soweit aufgeladen ist, daß die Strecke zwischen den Elektroden ionisiert ist. Es bildet sich ein Lichtbogen aus dem Strom der Kerzenkapazität. Dieses hat zur Folge, daß die Spannung an der Kerze zusammenbricht (bis ca. 50 V). Der nun einsetzende Strom aus dem Kondensator 12 über die Lichtbogenstrecke des Verteilerfingers 40 und dem Kondensator 7 über Leitung 37, Anschlußpunkt 44 des Kerzenanpaßsteckers 50, über die Wicklung 45, Anschlußpunkt 46, sorgt für eine Aufrechterhaltung des Lichtbogens an der Kerze mit höchster Energie. Der in dem Zündkerzenabstimmstecker 50 fließende Strom wird nun seinerseits durch eine entgegengesetzt gerichtete Spannung gebremst, welcher sich durch den Kern 48 in den Träger 47 derart beeinflussen läßt, daß der Strom gleichzeitig von den Belägen der Kondensatoren 12 und 7 sowie der Spule 22 über Masse 29, Leitung 31, Kondensator 32, Leitung 2, Punkt 16, Leitung 15 und Leitung 2, Punkt 1 und 17, Leitung 3, 6 und 11 in die Spulen 19 und 5 sowie die Kondensatoren 7 und 12 zurückfließt.

Claims (6)

1. Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen und andere durch Fremdzündung erregte Arbeitsmaschinen mit Zündspule und Kondensator dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausgang der Sekundärseite und Eingang der Primärseite, der Kondensator einen Impulsoszillator bildet.

2. Es ist möglich, nach Anspruch 1, die Impedanz der Impulsoszillator-Zündung den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Dieses ist dadurch ge-, kennzeichnet, daß eine abstimmbare Schwingspule 19 parallel zur Primärwicklung 5 des Impulsoszillators vorzusehen ist.

3. Impulsoszillator-Zündanlagen nach Anspruch 1, die mit Oberschlagsverteilern ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenfläche des Verteilerfingers mit einem Material beschichtet sind, welches geringe Austrittsarbeit entgegensetzt.

4. Impulsoszillator-Zündanlagen nach Anspruch 1, derart gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsglied wie in Fig. 3 als Bandpaßfilter eingesetzt ist.

5. Impulsoszillator-Zündanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündkerzenabstimmstecker nach Fig. 13 eine Impedanzanpassung von Zündkerzen an die jeweiligen Erfordernisse möglich macht.

6. Zündanlagen nach Anspruch 1 derart gekennzeichnet, daß sie als niederohnischc Zündspulen oder Impulsoszillator (Fig.1) einen Elektrolytkondensator als Speichereinheit im Niederspannungsbereich benutzen.

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