DE1292442B - Electric ignition device for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Schaltungselement mit thyratronartigem Verhalten, dessen Entladungsstrecke über eine Drossel an die Klemmen einer Gleichsparmungsquelle angeschlossen ist und dessen Steuerelektrode mit einem Impulserzeuger verbunden ist, und mit einem Zündtransformator, durch dessen Primärwicklung, die in Reihe mit einer Verzögerungsleitung parallel zu der Entladungsstrecke des Schaltungselements mit thyratronartigem Verhalten geschaltet ist, bei jeder Zündung des Schaltungselements mit thyratronartigem Verhalten ein Entladungsstrom fließt.The invention relates to an electrical ignition device for Internal combustion engines with a circuit element with thyratron-like behavior, its discharge path via a choke to the terminals of a DC voltage source is connected and its control electrode is connected to a pulse generator is, and with an ignition transformer, through its primary winding, which is in series with a delay line parallel to the discharge path of the circuit element is switched with thyratron-like behavior each time the circuit element is ignited a discharge current flows with thyratron-like behavior.

Bei einer bekannten Zündvorrichtung dieser Art sind die Verzögerungsleitung und das Schaltungselement mit thyratronartigem Verhalten nur Über die Drossel mit der Gleichspannungsquelle verbunden. Die Schaltung ergibt die Wirkung, daß bei jeder Zündung die Spannung am Anschlußpunkt zunächst zusammenbricht und dann auf den doppelten Wert der Batteriespannung anzusteigen beginnt. Sobald aber die Spannung am Anschlußpunkt den Wert der Batteriespannung erreicht, beginnt ein Rückstrom über die Drossel zu fließen. Dieser Rückstrom verhindert, daß der doppelte Wert der Batteriespannung erreicht wird. Außerdem fällt die Spannung nach Erreichen ihres Höchstwertes bis zum nächsten Zündzeitpunkt ab. Die Zündung erfolgt daher nicht mit dem theoretischen Höchstwert der doppelten Batteriespannung. Außerdem ist die Höhe der Spannung von dem Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen abhängig. Wenn dieser Zeitabstand großen Schwankungen unterworfen ist wie bei Brennkraftmaschinen, wo er von der Drehzahl abhängt, erfolgt die Zündung unter sehr unterschiedlichen Spannungsbedingungen. Wenn dagegen die Zeitkonstante des aus Drossel und Verzögerungsleitung gebildeten Schwingkreises den größten vorkommenden Zeitabständen angepaßt wird, erfolgen bei kleineren Zeitabständen die Zündungen vor dem Erreichen der Höchstspannung. Auch in diesem Fall wird also bei sehr unterschiedlichen Spannungen gezündet.In a known ignition device of this type, the delay lines and the circuit element with thyratron-like behavior only via the choke connected to the DC voltage source. The circuit gives the effect that at each Ignition the voltage at the connection point first collapses and then doubles The value of the battery voltage begins to rise. But as soon as the voltage at the connection point reaches the value of the battery voltage, a reverse current begins to flow through the choke flow. This reverse current prevents double the battery voltage is achieved. In addition, the voltage drops to after reaching its maximum value to the next ignition point. The ignition therefore does not take place with the theoretical one Maximum value of twice the battery voltage. Also, the level of tension is from the time interval between two successive ignitions. If this Time interval is subject to large fluctuations as in internal combustion engines, where If it depends on the speed, the ignition takes place under very different voltage conditions. If, on the other hand, the time constant of the throttle and delay line formed The resonant circuit is adapted to the largest occurring time intervals, take place at the ignitions before the maximum voltage is reached. Even in this case, ignition takes place at very different voltages.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zündvorrichtung der eingangs angegebenen Art, bei welcher stets der theoretische Höchstwert der doppelten Batteriespannung erreicht und unabhängig von den Zeitabständen der Zündungen bis zur nächsten Zündung gehalten wird.The aim of the invention is to provide an ignition device of type specified at the beginning, in which the theoretical maximum value is always double Battery voltage reached and independent of the time intervals between the ignitions to is held for the next ignition.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Gleichrichterdiode in Serie zwischen der Gleichspannungsquelle und der Verzögerungsleitung zur Verhinderung einer Rückentladung der Verzögerungsleitung über die Spannungsquelle eingefügt ist.According to the invention this is achieved in that a rectifier diode in series between the DC voltage source and the delay line for prevention a back discharge of the delay line is inserted via the voltage source.

Bei der vorliegenden Zündvorrichtung verhindert die Gleichrichterdiode jeden Rückstrom zu der Batterie, sobald die Spannung am Anschlußpunkt über die Batteriespannung ansteigt. Diese Spannung kann daher immer den theoretischen Höchstwert der doppelten Batteriespannung erreichen. Wenn diese Spannung erreicht wird, wird sie infolge der Sperrwicklung der Gleichrichterdiode auch für längere Zeit aufrechterhalten, so daß unabhängig von den Zeitabständen der Zündungen stets die höchstmögliehe Spannung zur Verfügung steht.In the present ignition device, the rectifier diode prevents any reverse current to the battery as soon as the voltage at the connection point rises above the battery voltage. This voltage can therefore always reach the theoretical maximum value of twice the battery voltage. When this voltage is reached, it is maintained for a longer period of time as a result of the reverse winding of the rectifier diode, so that the highest possible voltage is always available regardless of the time intervals between the ignitions.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform der Zündvorrichtung nach der Erfindung und F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der an verschiedenen Stellen der Schaltung auftretenden Spannungen. Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 1 ist an eine Batterie 1 ein Stromkreis angeschlossen, der in Reihenschaltung eine Drossel 2, eine Gleichrichterdiode 3, eine Verzögerungsleitung 4 mit beliebiger Gliederzahl und die Primärwicklung 5 eines Zündtransformators 6 enthält, dessen Sekundärwicklung mit 7 bezeichnet ist. Ein Halbleiterschaltungselement 8 mit mehreren pn-übergängen, das ein thyratronartiges Verhalten aufweist und eine Steuerelektrode 9 hat, ist parallel zu den Klemmen der von der Verzögerungsleitung 4 und der Primärwicklung 5 gebildeten Anordnung geschaltet. Eine Gleichrichterdiode 10 ist parallel zum Halbleiterschaltungselement 8 geschaltet, und die Steuerelektrode 9 des Halbleiterschaltungselements 8 ist über ein RC-Glied 13, 14, 11 mit einem Unterbrecher 12 verbunden. Das RC-Glied ergibt die passende Zeitkonstante für die vom Unterbrecher 12 auf die Elektrode 9 übertragenen Impulse. Der Unterbrecher 12 besteht z. B. aus dem bekannten umlaufenden Zündunterbrecher eines Kraftfahrzeuges. Man kann auch einen magnetischen Unterbrecher vorsehen, der z. B. aus einem umlaufenden Magneten und einer beweglichen Wicklung oder einer Anordnung aus beweglichen Wicklungen besteht, deren Ausgangssignal in einem Transistorvorverstärker verstärkt wird. Eine derartige Anordnung ist z. B. in der französischen Patentschrift 1183 689 beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment. In the drawing, F i g. 1 shows an embodiment of the ignition device according to the invention and FIG. 2 shows the variation over time of the voltages occurring at different points in the circuit. According to the embodiment of FIG. 1 , a circuit is connected to a battery 1 which, in series connection, contains a choke 2, a rectifier diode 3, a delay line 4 with any number of elements and the primary winding 5 of an ignition transformer 6 , the secondary winding of which is denoted by 7. A semiconductor circuit element 8 with a plurality of pn junctions, which has a thyratron-like behavior and a control electrode 9 , is connected in parallel to the terminals of the arrangement formed by the delay line 4 and the primary winding 5. A rectifier diode 10 is connected in parallel to the semiconductor circuit element 8 , and the control electrode 9 of the semiconductor circuit element 8 is connected to an interrupter 12 via an RC element 13, 14, 11. The RC element produces the appropriate time constant for the pulses transmitted from the interrupter 12 to the electrode 9. The breaker 12 consists, for. B. from the known rotating ignition interrupter of a motor vehicle. You can also provide a magnetic breaker z. B. consists of a rotating magnet and a movable winding or an arrangement of movable windings, the output signal is amplified in a transistor preamplifier. Such an arrangement is e.g. B. in the French patent 1183 689 described.

Die Sekundärwicklung 7 des Zündtransformators 6 ist mit dem Verteiler 15 der Zündvorrichtung verbunden. Der Zündverteiler 15 ist in bekannter Weise mechanisch oder sonstwie mit einem Organ der Brennkraftmaschine gekuppelt, so daß er synchron und in Phase mit dieser umläuft.The secondary winding 7 of the ignition transformer 6 is connected to the distributor 15 of the ignition device. The ignition distributor 15 is coupled in a known manner mechanically or in some other way to an organ of the internal combustion engine, so that it rotates synchronously and in phase with it.

Die Arbeitsweise dieser Einrichtung wird an Hand der Kurven der F ig. 2 beschrieben, welche die zeitlichen Änderungen der Spannungen zeigt, die an den mit den gleichen Buchstaben bezeichneten Punkten der F i g. 1 auftreten.The mode of operation of this device is illustrated using the curves in FIGS. 2, which shows the changes over time in the voltages which occur at the points in FIG . 1 occur.

Die Batterie 1 lädt die Kapazitäten der Verzögerungsleitung 4 bei der Inbetriebnahme auf die Batteriespannung U auf. Impulse von abwechselnder Polarität werden durch den mechanischen Unterbrecher 12 auf die Steuerelektrode 9 des Halbleiterschaltungselements 8 gegeben. Diese Impulse sind bei A in F i g. 2 dargestellt. Diese Impulse werden durch Differentiieren der Spannung am Punkt 0 erhalten, die entsprechend dem öffnen und Schließen des Unterbrechers 12 abwechselnd den Wert U und den Wert Null hat. Wie erwähnt, hat das Halbleiterschaltungselement 8 ein thyratronartiges Verhalten, so daß es beim Anlegen eines Impulses entsprechender Polarität an der Steuerelektrode 9 stromführend wird und auch nach dem Aufhören dieses Impulses stromführend bleibt, bis seine Klemmenspannung unter einen bestimmten Wert fällt. Im Handel erhältliche Halbleiterschaltungselemente dieser Art sind imstande, einen Scheitelstrom von 150 Ampere und eine Spannung in Sperrichtung von 40 Volt auszuhalten.The battery 1 charges the capacities of the delay line 4 to the battery voltage U when it is started up. Pulses of alternating polarity are applied to the control electrode 9 of the semiconductor circuit element 8 through the mechanical interrupter 12. These pulses are at A in FIG. 2 shown. These pulses are obtained by differentiating the voltage at point 0 , which alternately has the value U and the value zero according to the opening and closing of the interrupter 12. As mentioned, the semiconductor circuit element 8 has a thyratron-like behavior, so that when a pulse of the corresponding polarity is applied to the control electrode 9 it is energized and also remains energized after this pulse has ceased until its terminal voltage falls below a certain value. Commercially available semiconductor circuit elements of this type are able to withstand a peak current of 150 amps and a reverse voltage of 40 volts.

Jedesmal, wenn das Halbleiterschaltungselement 8 an seiner Steuerelektrode 9 einen Impuls von entsprechender Polarität empfängt, wird es leitend und bewirkt die Entladung der Kapazitäten der Verzögerungsleitung. Die Spannung am Punkt B fällt dabei fast augenblicklich auf Null und steigt dann nach Art einer quadrierten Sinusfunktion auf den Wert 2 U an. Sobald die Spannung am Punkt B bei diesem Anstieg den Wert U der Batteriespannung überschreitet, wird die Gleichrichterdiode 3 gesperrt, so daß sie jeden Rückstrom über die Batterie 1 verhindert. Die Spannung 2 U am Punkt B wird daher erreicht und bis zum nächsten Zündimpuls gehalten.Every time the semiconductor circuit element 8 receives a pulse of the corresponding polarity at its control electrode 9 , it becomes conductive and causes the capacitances of the delay line to be discharged. The voltage at point B almost instantly falls to zero and then rises to the value 2 U in the manner of a squared sine function. As soon as the voltage at point B exceeds the value U of the battery voltage with this increase, the rectifier diode 3 is blocked so that it prevents any reverse current through the battery 1. The voltage 2 U at point B is therefore reached and held until the next ignition pulse.

Die Verzögerungsleitung wirkt gleichzeitig als Impulsentzerrer. Bei C treten also rechteckige Impulse auf, die nach Verstärkung im Transformator 6 schließlich in der Sekundärwicklung Impulse der Form D ergeben. Mittels der Diode 10 lassen sich die schädlichen Einflüsse des Sperrstroms auf das Halbleiterschaltungselement 8 ausschalten. Der Zündtransformator 6 kann in bekannter Weise vormagnetisiert sein, was z. B. mittels eines Dauermagneten geschen kann.The delay line also acts as a pulse equalizer. At C , rectangular pulses occur which, after amplification in the transformer 6, ultimately result in pulses of the form D in the secondary winding. The harmful effects of the reverse current on the semiconductor circuit element 8 can be switched off by means of the diode 10. The ignition transformer 6 can be premagnetized in a known manner, which z. B. can be gifted by means of a permanent magnet.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Elektrische Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Schaltungselement mit thyratronartigem Verhalten, dessen Entladungsstrecke über eine Drossel an die Klemmen einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und dessen Steuerelektrode mit einem Impulserzeuger verbunden ist, und mit einem Zündtransformator, durch dessen Primärwicklung, die in Reihe mit einer Verzögerungsleitung parallel zu der Entladungsstrecke des Schaltungselements mit thyratronartigem Verhalten geschaltet ist, bei jeder Zündung des Schaltungselements mit thyratronartigem Verhalten ein Entladungsstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichterdiode (3) in Serie zwischen der Gleichspannungsquelle (1) und der Verzögerungsleitung (4) zur Verhinderung einer Rückentladung der Verzögerungsleitung über die Spannungsquelle eingefügt ist. Claims: 1. Electrical ignition device for internal combustion engines with a circuit element with thyratron-like behavior, whose discharge path is connected via a choke to the terminals of a DC voltage source and whose control electrode is connected to a pulse generator, and with an ignition transformer, through its primary winding, which is in series with a Delay line is connected in parallel to the discharge path of the circuit element with thyratron-like behavior, with each ignition of the circuit element with thyratron-like behavior, a discharge current flows, characterized in that a rectifier diode (3) in series between the DC voltage source (1) and the delay line (4) to prevent a back discharge of the delay line is inserted via the voltage source. 2. Elektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement mit thyratronartigem Verhalten ein Halbleiterbauelement mit mehreren übergängen ist.2. Electrical ignition device according to claim 1, characterized in that the circuit element with thyratron-like behavior is a semiconductor component with several transitions.