EP0342319A2 - Capacitive discharge ignition system - Google Patents

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Publication number
EP0342319A2
EP0342319A2 EP89103617A EP89103617A EP0342319A2 EP 0342319 A2 EP0342319 A2 EP 0342319A2 EP 89103617 A EP89103617 A EP 89103617A EP 89103617 A EP89103617 A EP 89103617A EP 0342319 A2 EP0342319 A2 EP 0342319A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
charging
capacitor
ignition system
electronic switch
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Withdrawn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
EP89103617A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0342319A3 (en
Inventor
Michael Mueller
Werner Dipl.-Ing. Erhard
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.)
Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Original Assignee
Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
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 Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH filed Critical Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Publication of EP0342319A2 publication Critical patent/EP0342319A2/en
Publication of EP0342319A3 publication Critical patent/EP0342319A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
    • F02P1/08—Layout of circuits
    • F02P1/086—Layout of circuits for generating sparks by discharging a capacitor into a coil circuit

Definitions

  • the invention relates to a capacitor ignition system for internal combustion engines with a charging capacitor to be charged by a magnetic generator with a common iron core during each of the one induced (positive) half-wave via a charging diode, which is discharged by an electronic switch via the primary winding of the ignition coil, one of which is from the magnetic generator Voltage half-waves induced in the primary winding controlled the electronic switch.
  • This arrangement initially has the disadvantage that a separate third coil is required in addition to the two coils of the ignition coil, which in particular increases the size of the ignition system.
  • this known ignition system according to the US patent has the disadvantage that the due to the common arrangement of all Spu voltages induced on an iron core can destroy the charging diode.
  • the invention is therefore based on the object of designing and improving a capacitor ignition system of the type mentioned at the outset in such a way that - based on a predetermined desired charging voltage of the charging capacitor, less effort is required and that the ignition system is also more reliable.
  • the invention provides that the charging coil is part of the ignition coil.
  • the charging coil is provided with an intermediate tap, the electronic switch being in series with the charging diode parallel to the first coil section, while the second coil section forming the primary winding of the ignition coil in the control path of the electronic switch lies.
  • the two coil sections connected in series contribute to the charging of the capacitor, that is also the section which forms the primary winding of the ignition coil, while in the US patent mentioned the coils are arranged in separate parallel branches to the charging capacitor and thus the voltage also induced in the primary winding with the same polarity cannot contribute at all to the charging of the capacitor during the charging phase.
  • the section of the coil that forms the primary winding is only a coil section with, for example, about 50 turns and a wire cross section of about 0.5 mm, while the other section can preferably comprise about 2000 turns with a wire cross section of only 0.08 mm.
  • the coil section connected in parallel with the charging diode to the electronic switch is blocked by a reverse diode which short-circuits negative voltage peaks induced in the ignition in this coil section.
  • the electronic switch when designed as a thyristor, the gate of which lies at the center tap of a voltage divider connected in parallel with the second coil section (primary winding), with the aid of which the negative voltage is divided down in accordance with the chosen resistance ratio.
  • the branch of the voltage divider located in the gate-cathode section contains a short-circuiting diode that has a negative voltage that is greater than 1 volt.
  • the charging coil was part of the ignition coil in that the primary winding of the ignition coil was formed by a section of the charging coil, according to a second Embodiment of the present invention, a section (charging coil section), which is provided with an intermediate tap secondary coil of the ignition coil, the charging coil, wherein preferably the charging coil section is connected in parallel with a varistor for protecting the charging diode, so that the voltage at the charging diode is limited to a value that Diode can still lock. This voltage is usually between 1000 volts and 2000 volts.
  • this section of the secondary coil does not contribute with its full theoretical possibility to the ignition spark. It is of crucial importance that, in addition to a conventional ignition coil, an additional charging coil is not required at all, the total number of coil windings required, ie the overall size of the coils of the capacitor ignition system, being reduced much more than in the first embodiment of the present invention.
  • the electronic switch which is preferably in the form of a thyristor, is connected in parallel with a diode which is permeable in its blocking direction, as a result of which an uninterrupted, damped oscillation and thus a correspondingly long spark-burning duration is achieved.
  • the spark burning time is achieved up to about five times the value that results when this diode is not present.
  • the longest possible spark burning time is extremely desirable in practice.
  • the capacitor ignition systems described above are triggered by the primary coil, namely from a certain voltage of the half-wave not serving to charge the charging capacitor, this switches it through via the control electrode of the electronic switch.
  • the ignition takes place from about 5000 revolutions per minute with increasing speed, because there are voltage jumps on the primary voltage due to the breakdown of the charging current for the charging capacitor when triggered by the primary coil. This affects the ignition timing.
  • a separate trigger coil can be provided in an embodiment of the invention on a staggered leg of the iron core, which is only influenced by the passing magnet relative to the coil sections of the ignition coil with a time delay becomes. In this way, the difficulties with the voltage jumps mentioned can be very easily eliminated.
  • a capacitor ignition system in relation to the circuit of the US patent font Re. 31 837 the coil sections L1 and L2 are connected in series so that they together contribute to the charging of the charging capacitor C.
  • the two sections L1 and L2 thus form (or can at least form) a charging coil, one section L2 of which forms the primary winding of the ignition coil Z, in the secondary winding L3 of which the high voltage is induced when the capacitor is discharged via the electronic switch S designed as a thyristor.
  • D1 designates the usual charging diode provided in such capacitor ignition systems, while D2 shows a reversing diode which is connected with its anode to ground via the first coil section L1 of the charging coil.
  • the ignition circuit consists of the second coil section L2 of the charging coil forming the primary winding, the resistor R1 and the gate-cathode path of the thyristor forming the switch S.
  • FIG. 2 instead of the resistor R1, a voltage divider circuit comprising the resistors R1, R2 is provided, by means of which such negative voltages are divided down in accordance with the chosen resistance ratio.
  • a redrawing is shown in FIG. 2 only compared to FIG. 1 without any further change, which clearly shows that the coil sections L1 and L2 of the charging coil actually represent a common charging coil (which of course does not exclude that the individual sections may have different wire thicknesses).
  • FIG. 3 A further advantageous modification is shown in FIG. 3, in which a diode D3 is provided instead of the resistor R2 of the voltage divider circuit according to FIG. 2, which short-circuits negative voltages which are greater than 1 volt.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the second embodiment of the present invention, in which the section L21, the secondary coil L20 of the ignition coil Z provided with a center tap, is used as the charging coil.
  • the lower coil part L21 up to the tap is thus used twice, firstly for charging the capacitor and secondly with the remaining winding parts of L20 as a secondary coil. This is possible because the two processes “capacitor charging” and “step-up voltage from primary winding L10 to secondary winding L20" take place in succession.
  • the varistor Var1 serves to protect the charging diode D1.
  • the varistor limits the voltage at the charging diode D1 to a value that the diode can still block. This voltage is usually between 1000 volts and 2000 volts.
  • a voltage is induced in the coils L10 and L20 of the ignition coil.
  • the coils L10 and L20 are distinguished by the corresponding winding direction, which is indicated by dots in the circuit diagram Lich poled (Fig. 5).
  • a partial voltage of the coil L20, namely the part in the coil section L21, is used during the time t1 (FIG. 5) to charge the capacitor C via the charging diode D1 and the primary winding L10.
  • the voltage in the primary coil L10 reaches the trigger threshold and the thyristor forming the switch S is ignited via the primary winding L 10, the branch R1 of the voltage divider section R1, R2, the gate cathode of the thyristor and the way back to the primary coil L10.
  • the capacitor C is discharged via the thyristor forming the electronic switch on the primary coil L10.
  • the transmission ratio of approximately 1 to 1000 between L10 and L20 creates the high voltage in the secondary coil for generating an ignition spark.
  • the charging capacitor and the primary coil L10 form an oscillating circuit.
  • the diode D4 which is switched against the forward direction of the electronic switch S, derives the voltage half-waves that are not passed. It is only through this diode D4 that an uninterrupted damped oscillation is created, and thus a correspondingly long spark burning time. Without this diode D4, the spark burning time would only be approx. 20% of the value achieved in this way.
  • an additional trigger coil L30 is provided in the embodiment according to FIGS. 7 and 8 modified from FIG. 4, which is arranged on the second iron leg of the U-shaped iron core K and is thus offset in time from the rotating one Magnet compared to the coils L10 and L20 of the ignition coil is affected.
  • the trigger pulse is no longer taken from the primary coil L10, but from the trigger coil L30 men.

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Abstract

Capacitive discharge system for internal combustion engines with a charging capacitor to be charged via a charging diode by a magnet generator with common iron core during in each case one induced positive half-wave, which charging capacitor is discharged by an electronic switch via the primary winding of the ignition coil, one of the voltage half-waves induced in the primary winding by the magnet generator in each case turning on the electronic switch, the charging coil forming part of the ignition coil. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kondensatorzündan­lage für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Ma­gnetgenerator mit gemeinsamem Eisenkern während je­weils der einen induzierten (positiven) Halbwelle über eine Ladediode aufzuladenden Ladekondensator, der durch einen elektronischen Schalter über die Primär­wicklung der Zündspule entladen wird, wobei eine der vom Magnetgenerator in der Primärwicklung induzierten Spannungshalbwellen den elektronischen Schalter durch­steuert.The invention relates to a capacitor ignition system for internal combustion engines with a charging capacitor to be charged by a magnetic generator with a common iron core during each of the one induced (positive) half-wave via a charging diode, which is discharged by an electronic switch via the primary winding of the ignition coil, one of which is from the magnetic generator Voltage half-waves induced in the primary winding controlled the electronic switch.

Derartige Kondensatorzündanlagen sind bereits in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt geworden. So beschreibt beispielsweise die US-Patentschrift Re. 31 837 eine derartige Kondensatorzündanlage, wobei die Primärspule der Zündspule, gleichzeitig als Triggerspu­le dienend in Serie mit dem elektronischen Schalter parallel zum Ladekondensator liegt, während eine geson­derte Ladewicklung in Serie mit der Ladespule eben­falls parallel zum Ladekondensator geschaltet ist.Such capacitor ignition systems have already become known in a wide variety of embodiments. For example, U.S. Patent Re. 31 837 a capacitor ignition system of this type, the primary coil of the ignition coil, simultaneously serving as a trigger coil, being connected in series with the electronic switch in parallel with the charging capacitor, while a separate charging winding is also connected in series with the charging coil in parallel with the charging capacitor.

Diese Anordnung hat zunächst den Nachteil, daß neben den beiden Spulen der Zündspule noch eine gesonderte dritte Spule benötigt wird, was insbesondere die Größe der Zündanlage erhöht. Darüber hinaus hat diese bekann­te Zündanlage gemäß der US-Patentschrift den Nachteil, daß die aufgrund der gemeinsamen Anordnung aller Spu­ len auf einem Eisenkern rückinduzierten Spannungen zu einer Zerstörung der Ladediode führen können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kon­densatorzündanlage der eingangs genannten Art so auszu­gestalten, und zu verbessern, daß - bezogen auf eine vorgegebene gewünschte Ladespannung des Ladekondensa­tors mit einem geringeren Aufwand ausgekommen wird und daß darüber hinaus die Zündanlage betriebssicherer ist.This arrangement initially has the disadvantage that a separate third coil is required in addition to the two coils of the ignition coil, which in particular increases the size of the ignition system. In addition, this known ignition system according to the US patent has the disadvantage that the due to the common arrangement of all Spu voltages induced on an iron core can destroy the charging diode. The invention is therefore based on the object of designing and improving a capacitor ignition system of the type mentioned at the outset in such a way that - based on a predetermined desired charging voltage of the charging capacitor, less effort is required and that the ignition system is also more reliable.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgese­hen, daß die Ladespule ein Teil der Zündspule ist.To solve this problem, the invention provides that the charging coil is part of the ignition coil.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Ladespule mit einem Zwischenabgriff versehen ist, wobei der elektronische Schalter in Reihe mit der Ladediode parallel zum er­sten Spulenabschnitt liegt, während der zweite, die Primärwicklung der Zündspule bildende Spulenabschnitt in der Steuerstrecke des elektronischen Schalters liegt.According to a first embodiment of the invention, it is provided that the charging coil is provided with an intermediate tap, the electronic switch being in series with the charging diode parallel to the first coil section, while the second coil section forming the primary winding of the ignition coil in the control path of the electronic switch lies.

Im Gegensatz zu der Zündanlage gemäß der genannten US-Patentschrift tragen die beiden hintereinander geschalteten Spulenabschnitte zur Aufladung des Konden­sators bei, also auch der Abschnitt der die Primärwick­lung der Zündspule bildet, während bei der genannten US-Patentschrift die Spulen in getrennten Parallelzwei­gen zum Ladekondensator angeordnet sind und somit die ebenfalls gleichpolig in der Primärwicklung induzierte Spannung während der Ladephase zur Aufladung des Kon­densators überhaupt nichts beitragen kann.In contrast to the ignition system according to the US patent mentioned, the two coil sections connected in series contribute to the charging of the capacitor, that is also the section which forms the primary winding of the ignition coil, while in the US patent mentioned the coils are arranged in separate parallel branches to the charging capacitor and thus the voltage also induced in the primary winding with the same polarity cannot contribute at all to the charging of the capacitor during the charging phase.

Dabei ergibt sich eine Verbesserung, d. h. eine Redu­zierung der Gesamtwindungszahl von Ladespule und Zünd­spule auch unter Berücksichtigung der Tatsache, daß in der Praxis die beiden Abschnitte der Zündspule mit sehr unterschiedlichen Windungszahlen meist auch einen unterschiedlichen Drahtquerschnitt aufweisen. So ist der Abschnitt der Spule, der die Primärwicklung mitbil­det, nur ein Spulenabschnitt mit beispielsweise etwa 50 Windungen und einem Drahtquerschnitt von etwa 0,5 mm, während der andere Abschnitt bevorzugt etwa 2000 Windungen mit einem Drahtquerschnitt von nur 0,08 mm umfassen kann. Dennoch bleibt aber die Tatsache, daß bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel für die Aufladung des Ladekondensators die vom vorbeilau­fenden Magneten induzierte Spannung von 2050 Windungen zur Verfügung steht, während bei Auslegung der Schal­tung nach der US-Patentschrift für eine gleich große Ladespannung eine Ladespule mit 2050 Windungen und eine zusätzliche Primärspule mit 50 Windungen erforder­lich wären.This results in an improvement, ie a reduction in the total number of turns of the charging coil and the ignition coil, also taking into account the fact that in practice the two sections of the ignition coil are included very different number of turns usually have a different wire cross-section. The section of the coil that forms the primary winding is only a coil section with, for example, about 50 turns and a wire cross section of about 0.5 mm, while the other section can preferably comprise about 2000 turns with a wire cross section of only 0.08 mm. Nevertheless, the fact remains that in the above-mentioned embodiment for charging the charging capacitor, the voltage induced by the passing magnet of 2050 turns is available, while when designing the circuit according to the US patent for a charging voltage of the same size, a charging coil with 2050 turns and an additional primary coil with 50 turns would be required.

In Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß der in Reihe mit der Ladediode dem elektronischen Schalter parallel geschaltete Spulenabschnitt durch eine Reversdiode abgeblockt ist, die negative, bei der Zündung in diesem Spulenabschnitt induzierte Spannungs­spitzen kurzschließt. Durch die Anordnung aller Spulen auf dem gemeinsamen Eisenkern, wie es auch bei der Zündanlage nach der mehrfach bereits angeführten US-­Patentschrift Re. 31 837 der Fall ist, wird nämlich bei der Zündung auch eine Hochspannung in die Ladespu­le induziert. Dabei können die negativen Spannungsspit­zen an der Anode der Ladediode bis über 5000 Volt betragen, wodurch diese Ladediode zerstört wird. Di­oden, die einer Spannung von über 5000 Volt standhal­ten, sind zum einen nicht handelsüblich und können aufgrund ihrer Baugrößen (von den Kosten ganz abgese­hen) in eine Kondensatorzündanlage, wie sie in der US-Patentschrift Re. 31 837 beschrieben ist, nicht eingebaut werden. Diese Schwierigkeiten lassen sich sehr einfach durch die erfindungsgemäße zusätzliche Reversiode beseitigen.In a further development of the invention it is provided that the coil section connected in parallel with the charging diode to the electronic switch is blocked by a reverse diode which short-circuits negative voltage peaks induced in the ignition in this coil section. By arranging all the coils on the common iron core, as is also the case with the ignition system according to the US patent Re, which has already been mentioned several times. 31 837 is the case, namely, a high voltage is induced in the charging coil during ignition. The negative voltage peaks at the anode of the charging diode can amount to more than 5000 volts, as a result of which this charging diode is destroyed. On the one hand, diodes that withstand a voltage of over 5000 volts are not commercially available and, due to their size (apart from the costs), can be used in a capacitor ignition system, as described in US Pat. Re. 31 837 is not to be installed. These difficulties can be overcome eliminate very easily by the additional reverse period according to the invention.

Eine weitere Schwierigkeit bei bekannten Kondensator­zündanlagen, die auch bei der US-Patentschrift Re. 31 837 vorhanden ist, liegt in der Ausbildung des Zündkreises des elektronischen Schalters, vorzugsweise eines Thyristors. Bei Ausbildung des Zündkreises aus der Primärwicklung, einem Widerstand und der Gate-Ka­thodenstrecke des Thyristors liegen die an der Primär­spule der Zündspule entstehenden positiven und negati­ven Spannungsimpulse, die größer als 10 Volt sind, auch am Gate des Thyristors an. Negative Spannungen von über 10 Volt sind jedoch weit über den maximal zulässigen negativen Spannungen, die von den einschlä­gigen Herstellern für derartige Thyristoren angegeben werden (5 bis 8 Volt). Somit besteht die Gefahr, daß der Thyristor zerstört wird.Another difficulty with known capacitor ignition systems, which is also in the US patent Re. 31 837 is present, lies in the formation of the ignition circuit of the electronic switch, preferably a thyristor. When the ignition circuit is formed from the primary winding, a resistor and the gate-cathode path of the thyristor, the positive and negative voltage pulses which are produced at the primary coil of the ignition coil and which are greater than 10 volts are also present at the gate of the thyristor. Negative voltages of more than 10 volts are, however, far above the maximum permissible negative voltages that are given by the relevant manufacturers for such thyristors (5 to 8 volts). There is therefore a risk that the thyristor will be destroyed.

Um dem zu begegnen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß bei Ausbildung des elektronischen Schalters als Thyristor, dessen Gate am Mittelabgriff eines dem zweiten Spulenabschnitt (Primärwicklung) parallel geschalteten Spannungsteilers liegt, mit Hilfe dessen die negative Spannung entsprechend dem gewählten Widerstandsverhältnis heruntergeteilt wird.To counteract this, it is provided in an embodiment of the invention that when the electronic switch is designed as a thyristor, the gate of which lies at the center tap of a voltage divider connected in parallel with the second coil section (primary winding), with the aid of which the negative voltage is divided down in accordance with the chosen resistance ratio.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der in der Gate-Kathodenstrecke liegende Zweig des Spannungsteilers eine negative Spannung, die grö­ßer als 1 Volt ist, kurzschließende Diode enthält.It has proven to be particularly advantageous if the branch of the voltage divider located in the gate-cathode section contains a short-circuiting diode that has a negative voltage that is greater than 1 volt.

Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lade­spule insofern ein Teil der Zündspule war, daß die Primärwicklung der Zündspule durch einen Abschnitt der Ladespule gebildet wurde, soll gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt (Ladespulenabschnitt), der mit einem Zwi­schenabgriff versehenen Sekundärspule der Zündspule die Ladespule bilden, wobei bevorzugt dem Ladespulenab­schnitt ein Varistor zum Schutz der Ladediode parallel geschaltet ist, damit die Spannung an der Ladediode auf einen Wert begrenzt wird, den die Diode noch sper­ren kann. Diese Spannung liegt in der Regel zwischen 1000 Volt und 2000 Volt. Daß bei dieser Varistorabblok­kung des einen Abschnitts der Sekundärspule zum Schutz der Ladespule im Ladekreis des Ladekondensators dieser Abschnitt der Sekundärspule nicht mit seiner vollen theoretischen Möglichkeit zum Zündfunken beiträgt, spielt für die Praxis keine Rolle. Von entscheidender Bedeutung ist, daß außer einer üblichen Zündspule eine zusätzliche Ladespule überhaupt nicht erforderlich ist, wobei die Gesamtanzahl der benötigten Spulenwick­lungen, d. h. die Gesamtbaugröße der Spulen der Konden­satorzündanlage noch sehr viel stärker reduziert wird, wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.While in the present exemplary embodiment the charging coil was part of the ignition coil in that the primary winding of the ignition coil was formed by a section of the charging coil, according to a second Embodiment of the present invention, a section (charging coil section), which is provided with an intermediate tap secondary coil of the ignition coil, the charging coil, wherein preferably the charging coil section is connected in parallel with a varistor for protecting the charging diode, so that the voltage at the charging diode is limited to a value that Diode can still lock. This voltage is usually between 1000 volts and 2000 volts. In practice, it does not matter that with this varistor blockage of one section of the secondary coil to protect the charging coil in the charging circuit of the charging capacitor, this section of the secondary coil does not contribute with its full theoretical possibility to the ignition spark. It is of crucial importance that, in addition to a conventional ignition coil, an additional charging coil is not required at all, the total number of coil windings required, ie the overall size of the coils of the capacitor ignition system, being reduced much more than in the first embodiment of the present invention.

In Weiterbildung der Erfindung kann weiter vorgesehen sein, daß dem vorzugsweise als Thyristor ausgebildeten elektronischen Schalter eine in dessen Sperrichtung durchlässige Diode parallel geschaltet ist, wodurch eine ununterbrochene gedämpfte Schwingung und dadurch eine entsprechend lange Funkenbrenndauer erreicht wird. Durch diese Diode wird die Funkenbrenndauer bis zum ca. fünffachen Wert erzielt, wie er sich ergibt wenn diese Diode nicht vorhanden ist. Eine möglichst lange Funkenbrenndauer ist aber in der Praxis äußerst erwünscht.In a further development of the invention, it can further be provided that the electronic switch, which is preferably in the form of a thyristor, is connected in parallel with a diode which is permeable in its blocking direction, as a result of which an uninterrupted, damped oscillation and thus a correspondingly long spark-burning duration is achieved. With this diode, the spark burning time is achieved up to about five times the value that results when this diode is not present. However, the longest possible spark burning time is extremely desirable in practice.

Die vorstehend beschriebenen Kondensatorzündanlagen werden durch die Primärspule getriggert, indem nämlich ab einer bestimmten Spannung der nicht zur Ladung des Ladekondensators dienenden Halbwelle diese über die Steuerelektrode des elektronischen Schalters diesen durchschaltet. Dabei erfolgt die Zündung ab ca. 5000 Umdrehungen pro Minute mit steigender Drehzahl immer später, da bei der Triggerung durch die Primärspule Spannungssprünge auf der Primärspannung durch den Abriß des Ladestroms für den Ladekondensator vorhanden sind. Dadurch wird die Zündverstellung beeinflußt. Um mit steigender Drehzahl eine Frühverstellung zu errei­chen, was für die Motorleistung günstiger ist, kann in Ausgestaltung der Erfindung eine gesonderte Triggerspu­le auf einem im Umfang versetzten Schenkel des Eisen­kerns vorgesehen sein, die erst mit zeitlicher Verset­zung durch den vorbeilaufenden Magnet gegenüber den Spulenabschnitten der Zündspule beeinflußt wird. Auf diese Weise lassen sich die Schwierigkeiten mit den genannten Spannungssprüngen sehr einfach beseitigen. Um dabei Mißverständnisse zu vermeiden, sei darauf hingewiesen, daß es selbstverständlich bekannt ist, gesonderte Triggerspulen vorzusehen, und daß auch beim Vorsehen der oben angesprochenen in besonderer Weise angeordneten Triggerspule nach wie vor eine Reduzie­rung des Spulenaufwandes gegenüber dem Stand der Tech­nik erzielt wird, da ja nach wie vor entweder über­haupt keine gesonderte Ladespule erforderlich ist (2. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) oder aber die Ladespule mit einem Abschnitt gleichzeitig die Primärwicklung der Zündspule bilden kann.The capacitor ignition systems described above are triggered by the primary coil, namely from a certain voltage of the half-wave not serving to charge the charging capacitor, this switches it through via the control electrode of the electronic switch. The ignition takes place from about 5000 revolutions per minute with increasing speed, because there are voltage jumps on the primary voltage due to the breakdown of the charging current for the charging capacitor when triggered by the primary coil. This affects the ignition timing. In order to achieve an early adjustment with increasing speed, which is more favorable for the engine power, a separate trigger coil can be provided in an embodiment of the invention on a staggered leg of the iron core, which is only influenced by the passing magnet relative to the coil sections of the ignition coil with a time delay becomes. In this way, the difficulties with the voltage jumps mentioned can be very easily eliminated. In order to avoid misunderstandings, it should be noted that it is of course known to provide separate trigger coils, and that even if the trigger coil arranged in a special manner mentioned above is provided, a reduction in the number of coils compared to the prior art is still achieved, since yes still either no separate charging coil is required at all (2nd exemplary embodiment of the present invention) or the charging coil can simultaneously form the primary winding of the ignition coil with one section.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

  • Fig. 1 eine schematische Ansicht der Schaltung einer erfindungsgemäßen Kondensatorzündanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei der die Ladespule die Zündspule mitbildet,
  • Fig. 2 eine abgewandelte Schaltung mit verbesserter Ansteuerung des Thyristors, wobei durch Um­zeichnung stärker verdeutlicht ist, daß im Primärkreis nur eine Spule vorhanden, die in ihrer Gänze als Ladespule wirkt,
  • Fig. 3 eine Abwandlung der Thyristoransteuerung gemäß Fig. 2,
  • Fig. 4 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ladespule durch einen Abschnitt der Sekundärspule der Zündspule gebildet ist,
  • Fig. 5 eine Darstellung des Spannungsverlaufs der durch den Magnetgenerator in den Spulen induzierten Spannungen (unter Außerachtlassung der bei der Zündung induzierten Spannungen),
  • Fig. 6 eine Darstellung des Spulenaufbaus der Schal­tung nach Fig. 4,
  • Fig. 7 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 4 mit einer gesonderten Triggerspule zum Ansteuern des elektronischen Schalters und
  • Fig. 8 eine in der Darstellungsweise der Fig. 6 ent­sprechende Wiedergabe des Spulenaufbaus bei der Schaltung nach Fig. 7.
Further advantages, features and details of the invention result from the following description of an exemplary embodiment and from the drawing. Show:
  • Fig. 1 is a schematic view of the circuit of a capacitor ignition system according to the invention according to the first embodiment, in which the charging coil also forms the ignition coil,
  • 2 shows a modified circuit with improved control of the thyristor, it being more clearly illustrated by redrawing that only one coil is present in the primary circuit, which acts as a charging coil in its entirety,
  • 3 shows a modification of the thyristor control according to FIG. 2,
  • 4 shows the circuit diagram of a second embodiment of the invention, in which the charging coil is formed by a section of the secondary coil of the ignition coil,
  • 5 shows a representation of the voltage profile of the voltages induced in the coils by the magnetic generator (disregarding the voltages induced during ignition),
  • 6 is an illustration of the coil structure of the circuit of FIG. 4,
  • Fig. 7 shows a modification of the circuit of FIG. 4 with a separate trigger coil for controlling the electronic switch and
  • 8 is a representation of the coil structure in the circuit of FIG. 7 corresponding to the representation of FIG. 6.

In Fig. 1 ist eine Kondensatorzündanlage dargestellt, bei der in Bezug auf die Schaltung der US- Patent­ schrift Re. 31 837 die Spulenabschnitte L1 und L2 hintereinander so geschaltet sind, daß sie gemeinsam zur Aufladung des Ladekondensators C beitragen. Die beiden Abschnitte L1 und L2 bilden somit (oder können zumindest bilden) eine Ladespule, deren einer Ab­schnitt L2 die Primärwicklung der Zündspule Z bildet, in deren Sekundärwicklung L3 bei der Entladung des Kondensators über den als Thyristor ausgebildeten elektronischen Schalter S die Hochspannung induziert wird. Mit D1 ist die übliche bei derartigen Kondensa­torzündanlagen vorgesehene Ladediode bezeichnet, wäh­rend D2 eine Reversdiode zeigt, die mit ihrer Anode an Masse über den ersten Spulenabschnitt L1 der Ladespule geschaltet ist. Dadurch werden negative Spannungsspit­zen, die bei der Zündung des Thyristors in der Ladespu­le induziert werden, kurzgeschlossen, damit sie nicht die Ladediode D1 zerstören können.In Fig. 1, a capacitor ignition system is shown, in relation to the circuit of the US patent font Re. 31 837 the coil sections L1 and L2 are connected in series so that they together contribute to the charging of the charging capacitor C. The two sections L1 and L2 thus form (or can at least form) a charging coil, one section L2 of which forms the primary winding of the ignition coil Z, in the secondary winding L3 of which the high voltage is induced when the capacitor is discharged via the electronic switch S designed as a thyristor. D1 designates the usual charging diode provided in such capacitor ignition systems, while D2 shows a reversing diode which is connected with its anode to ground via the first coil section L1 of the charging coil. As a result, negative voltage peaks which are induced in the charging coil when the thyristor is ignited are short-circuited so that they cannot destroy the charging diode D1.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 besteht der Zündkreis aus dem die Primärwicklung bildenden zweiten Spulenab­schnitt L2 der Ladespule, dem Widerstand R1 und der Gate - Kathodenstrecke des den Schalter S bildenden Thyristors. Bei der Zündung des Thyristors entstehen an der Primärwicklung L2 positive und negative Span­nungsimpulse, die größer als 10 Volt sind. Dadurch liegt auch am Gate des Thyristors eine negative Span­nung von über 10 Volt, die für die meisten handelsübli­chen Thyristoren zu hoch liegt. Um die Gefahr zu ver­meiden, daß in solchen Fällen der Thyristor zerstört wird, ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbei­spiel anstelle des Widerstands R1 eine Spannungsteiler­schaltung aus den Widerständen R1, R2 vorgesehen, durch welche derartige negative Spannungen entspre­chend dem gewählten Widerstandverhältnis herunterge­teilt werden. Darüber hinaus ist in Fig. 2 lediglich grafisch eine Umzeichnung gegenüber der Fig. 1 vorge­ nommen worden, und zwar ohne jegliche weitere Ände­rung, aus der sich klarer ergibt, daß die Spulenab­schnitte L1 und L2 der Ladespule tatsächlich eine gemeinsame Ladespule darstellen (was selbstverständ­lich nicht ausschließt, daß die einzelnen Abschnitte gegebenenfalls unterschiedliche Drahtstärken aufweisen.In the arrangement according to FIG. 1, the ignition circuit consists of the second coil section L2 of the charging coil forming the primary winding, the resistor R1 and the gate-cathode path of the thyristor forming the switch S. When the thyristor is fired, positive and negative voltage pulses that are greater than 10 volts occur on the primary winding L2. As a result, there is also a negative voltage of over 10 volts at the gate of the thyristor, which is too high for most commercially available thyristors. In order to avoid the risk of the thyristor being destroyed in such cases, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, instead of the resistor R1, a voltage divider circuit comprising the resistors R1, R2 is provided, by means of which such negative voltages are divided down in accordance with the chosen resistance ratio. In addition, a redrawing is shown in FIG. 2 only compared to FIG. 1 without any further change, which clearly shows that the coil sections L1 and L2 of the charging coil actually represent a common charging coil (which of course does not exclude that the individual sections may have different wire thicknesses).

Eine weitere vorteilhafte Abwandlung zeigt die Fig. 3, bei der anstelle des Widerstandes R2 der Spannungstei­lerschaltung nach Fig. 2 eine Diode D3 vorgesehen ist, welche negative Spannungen, die größer als 1 Volt sind, kurzschließt.A further advantageous modification is shown in FIG. 3, in which a diode D3 is provided instead of the resistor R2 of the voltage divider circuit according to FIG. 2, which short-circuits negative voltages which are greater than 1 volt.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der als Ladespule der Abschnitt L21, der mit einem Mittel­abgriff versehenen Sekundärspule L20 der Zündspule Z verwendet wird. Der untere Spulenteil L21 bis zum Abgriff wird also doppelt ausgenutzt, und zwar erstens zum Aufladen des Kondensators und zweitens mit den restlichen Wicklungsteilen von L20 als Sekundärspule. Dies ist möglich, weil die beiden Vorgänge "Kondensatorladen" und "Spannung von der Primärwick­lung L10 zur Sekundärwicklung L20 hochtransformieren" nacheinander ablaufen. Der Varistor Var1 dient zum Schutz der Ladediode D1. Mit dem Varistor wird die Spannung an der Ladediode D1 auf einen Wert begrenzt, den die Diode noch sperren kann. Diese Spannung liegt in der Regel zwischen 1000 Volt und 2000 Volt.FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the second embodiment of the present invention, in which the section L21, the secondary coil L20 of the ignition coil Z provided with a center tap, is used as the charging coil. The lower coil part L21 up to the tap is thus used twice, firstly for charging the capacitor and secondly with the remaining winding parts of L20 as a secondary coil. This is possible because the two processes "capacitor charging" and "step-up voltage from primary winding L10 to secondary winding L20" take place in succession. The varistor Var1 serves to protect the charging diode D1. The varistor limits the voltage at the charging diode D1 to a value that the diode can still block. This voltage is usually between 1000 volts and 2000 volts.

Läuft der Dauermagnet des Motorpolrades an dem Eisen­kern K der Zündanlage vorbei (vgl. hierzu auch Fig. 6), so wird in den Spulen L10 und L20 der Zündspule eine Spannung induziert. Durch die entsprechende Wik­kelrichtung, die im Schaltbild durch Punkte gekenn­zeichnet ist, sind die Spulen L10 und L20 unterschied­ lich gepolt (Fig. 5). Eine Teilspannung der Spule L20, nämlich der Teil in dem Spulenabschnitt L21, wird während der Zeit t1 (Fig. 5) zur Aufladung des Konden­sators C über die Ladediode D1 und die Primärwicklung L10 benutzt. Während des Zeitabschnitts t2 erreicht die Spannung in der Primärspule L10 die Triggerschwel­le und der den Schalter S bildende Thyristor wird über die Primärwicklung L 10, den Zweig R1 der Spannungstei­lerstrecke R1, R2, die Gatekathode des Thyristors und den Weg zurück zur Primärspule L10 gezündet.If the permanent magnet of the motor pole wheel passes the iron core K of the ignition system (cf. also FIG. 6), a voltage is induced in the coils L10 and L20 of the ignition coil. The coils L10 and L20 are distinguished by the corresponding winding direction, which is indicated by dots in the circuit diagram Lich poled (Fig. 5). A partial voltage of the coil L20, namely the part in the coil section L21, is used during the time t1 (FIG. 5) to charge the capacitor C via the charging diode D1 and the primary winding L10. During the period t2, the voltage in the primary coil L10 reaches the trigger threshold and the thyristor forming the switch S is ignited via the primary winding L 10, the branch R1 of the voltage divider section R1, R2, the gate cathode of the thyristor and the way back to the primary coil L10.

Der Kondensator C wird über den den elektronischen Schalter bildenden Thyristor an der Primärspule L10 entladen. Durch das Übersetzungsverhältnis von etwa 1 zu 1000 zwischen L10 und L20 entsteht in der Sekundär­spule die Hochspannung zur Erzeugung eines Zündfun­kens. Der Ladekondensator und die Primärspule L10 bilden einen Schwingkreis. Die Diode D4, die entgegen der Durchlaßrichtung des elektronischen Schalters S geschaltet ist, leitet die nicht durchgelassenen Span­nungshalbwellen ab. Erst durch diese Diode D4 entsteht eine ununterbrochene gedämpfte Schwingung und dadurch eine entsprechend lange Funkenbrenndauer. Ohne diese Diode D4 wäre die Funkenbrenndauer nur ca. 20 % des so erzielten Wertes.The capacitor C is discharged via the thyristor forming the electronic switch on the primary coil L10. The transmission ratio of approximately 1 to 1000 between L10 and L20 creates the high voltage in the secondary coil for generating an ignition spark. The charging capacitor and the primary coil L10 form an oscillating circuit. The diode D4, which is switched against the forward direction of the electronic switch S, derives the voltage half-waves that are not passed. It is only through this diode D4 that an uninterrupted damped oscillation is created, and thus a correspondingly long spark burning time. Without this diode D4, the spark burning time would only be approx. 20% of the value achieved in this way.

Um bei steigender Drehzahl eine Frühverstellung zu erreichen, ist bei dem gegenüber der Fig. 4 abgewandel­ten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 7 und 8 eine zusätzliche Triggerspule L30 vorgesehen, die auf dem zweiten Eisenschenkel des U-förmigen Eisenkerns K angeordnet ist und damit zeitlich versetzt vom umlau­fenden Magneten gegenüber den Spulen L10 und L20 der Zündspule beeinflußt wird. Der Triggerimpuls wird bei dieser Schaltung nach Fig. 8 nicht mehr von der Primär­spule L10, sondern von der Triggerspule L30 abgenom­ men. Der Vorteil liegt darin, daß die Spannung an der Triggerspule L30 relativ unbelastet ist und mit stei­gender Drehzahl ansteigt. Dadurch wird auch die anstei­gende Flanke steiler und der Zündzeitpunkt wandert mit steigender Drehzahl in Richtung Frühverstellung.In order to achieve an early adjustment with increasing speed, an additional trigger coil L30 is provided in the embodiment according to FIGS. 7 and 8 modified from FIG. 4, which is arranged on the second iron leg of the U-shaped iron core K and is thus offset in time from the rotating one Magnet compared to the coils L10 and L20 of the ignition coil is affected. In this circuit according to FIG. 8, the trigger pulse is no longer taken from the primary coil L10, but from the trigger coil L30 men. The advantage is that the voltage on the trigger coil L30 is relatively unloaded and increases with increasing speed. As a result, the rising flank also becomes steeper and the ignition point moves towards the advance with increasing engine speed.

Claims (10)

1. Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Magnetgenerator mit gemeinsamem Eisenkern während jeweils der einen induzierten positiven Halbwelle über eine Ladediode aufzuladen­den Ladekondensator, der durch einen elektroni­schen Schalter über die Primärwicklung der Zündspu­le entladen wird, wobei jeweils eine der vom Ma­gnetgenerator in der Primärwicklung induzierten Spannungshalbwellen den elektronischen Schalter durchsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespule ein Teil der Zündspule ist.1.Capacitor ignition system for internal combustion engines with a charging capacitor to be charged by a magnetic generator with a common iron core during the one positive half-wave induced via a charging diode, which is discharged by an electronic switch via the primary winding of the ignition coil, one of the voltage half-waves induced by the magnetic generator in the primary winding controls the electronic switch, characterized in that the charging coil is part of the ignition coil. 2. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespule (L1, L2) mit einem Zwischenabgriff versehen ist, wobei der elektronische Schalter in Reihe mit der Ladediode (D1) parallel zum einen ersten Spulenabschnitt (L1) liegt, während der zweite, die Primärwicklung der Zündspule bildende Spulenabschnitt (L2) in der Steuerstrecke des elektronischen Schalters (S) liegt.2. capacitor ignition system according to claim 1, characterized in that the charging coil (L1, L2) is provided with an intermediate tap, wherein the electronic switch in series with the charging diode (D1) is parallel to a first coil section (L1), while the second, the coil winding (L2) forming the primary winding of the ignition coil lies in the control path of the electronic switch (S). 3. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (L1, L2) der Ladespule unterschiedliche Windungszahlen und/oder Drahtquerschnitte aufweisen.3. capacitor ignition system according to claim 2, characterized in that the two sections (L1, L2) of the charging coil have different numbers of turns and / or wire cross-sections. 4. Kondensatorzündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe mit der Ladediode (D1) dem elektronischen Schalter (S) parallelgeschaltete Ladespulenabschnitt (L1) durch eine Reversdiode (D2) abgeblockt ist, die negative, bei der Zündung in diesem Spulenab­schnitt induzierte Spannungsspitzen kurzschließt.4. capacitor ignition system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the charging coil section (L1) connected in parallel with the charging diode (D1) to the electronic switch (S) is blocked by a reverse diode (D2) which short-circuits negative voltage peaks induced in the ignition in this coil section. 5. Kondensatorzündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroni­sche Schalter (S) ein Thyristor ist, dessen Gate am Mittelabgriff eines dem zweiten Spulenabschnitt (L2) parallelgeschalteten Spannungsteilers (R2, R1; D3, R1) ist.5. capacitor ignition system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electronic switch (S) is a thyristor, the gate of which is connected to the center tap of a voltage divider (R2, R1; D3, R1) connected in parallel with the second coil section (L2). 6. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Gate-Kathoden­strecke liegende Zweig des Spannungsteilers eine negative Spannungen kurzschließende Diode (D3) enthält.6. capacitor ignition system according to claim 5, characterized in that the branch of the voltage divider lying in the gate-cathode section contains a negative voltage short-circuiting diode (D3). 7. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (Ladespulenabschnitt L21) der mit einem Zwischenab­griff versehenen Sekundärspule (L20) der Zündspule (Z) die Ladespule bildet.7. capacitor ignition system according to claim 1, characterized in that a section (charging coil section L21) of the secondary coil provided with an intermediate tap (L20) of the ignition coil (Z) forms the charging coil. 8. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ladespulenabschnitt (L21) ein Varistor (Var1) zum Schutz der Ladediode (D1) parallelgeschaltet ist.8. capacitor ignition system according to claim 7, characterized in that the charging coil section (L21), a varistor (Var1) for protecting the charging diode (D1) is connected in parallel. 9. Kondensatorzündanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorzugsweise als Thyristor ausgebildeten elektronischen Schalter (S) eine in dessen Sperr-Richtung durchlässige Diode (D4) parallelgeschaltet ist.9. capacitor ignition system according to claim 8, characterized in that the preferably designed as a thyristor electronic switch (S) in the blocking direction permeable diode (D4) is connected in parallel. 10. Kondensatorzündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einem zweiten, im Umfang versetzten Schenkel des Eisen­kerns (K) angeordnete gesonderte Triggerspule (L30) für den elektronischen Schalter vorgesehen ist.10. capacitor ignition system according to one of claims 1 to 9, characterized in that one on one second, circumferentially offset leg of the iron core (K) arranged separate trigger coil (L30) is provided for the electronic switch.
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