DE1464045B2

DE1464045B2 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1464045B2
Application number: DE19651464045
Authority: DE
Inventors: James Brent Oakland Mich Farr (V St A)
Original assignee: Chrysler Corp , Detroit, Mich (V St A)
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1965-05-11
Publication date: 1971-05-19
Also published as: DE1464045A1; US3386000A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage der Maschine leitend und nichtleitend wird. Bei sol-

für Brennkraftmaschinen mit einer elektrischen Span- chen Anlagen hat sich eine erhöhte Lebensdauer

nungsquelle, einer Zündspule, einem Verteiler, der der Unterbrecherkontakte herausgestellt, weil die

die Zündspule mit einer Funkenentladungseinrich- Spannungs- und Stromanforderungen an die Kon-

tung verbindet, und mit einem Transistor, der eine 5 takte auf denjenigen Wert beträchtlich vermindert

Emitterelektrode und eine Kollektorelektrode auf- worden sind, der nur zum Schalten des Transistors

weist, die einen Reihenstromkreis mit der Spannungs- notwendig ist.

quelle und der Zündspule bildet, und der gewöhnlich Obgleich solche mit Transistoren arbeitenden Anelektrisch derart vorgespannt ist, daß er elektrisch lagen sich einigermaßen von Nutzen erwiesen haben, leitend ist, so daß der Stromkreis zwischen der Span- ίο sind sie dennoch schließlich von den mechanischen nungsquelle und der Zündspule geschlossen ist. Unterbrecherkontakten abhängig. Das heißt, bei hö-

Kraftfahrzeugmaschinen werden mit höherem Ma- heren Maschinengeschwindigkeiten ist die Ruhezeit schinen-Wirkungsgrad und für höhere Maschinen- immer noch verhältnismäßig kurz, und die Spule, die Arbeitsgeschwindigkeiten entwickelt. Die Kompres- durch den Transistor aufgeladen wird, wird wiedersionsverhältnisse der Maschine sind erhöht worden, 15 um in vielen Fällen ungenügend aufgeladen. Weiterum einen erhöhten Wirkungsgrad zu erhalten, jedoch hin haben bei höheren Maschinengeschwindigkeiten haben diese erhöhten Kompressionsverhältnisse und mechanische Unterbrecherkontakte immer noch die Maschinengeschwindigkeiten andererseits an das Ar- Neigung zum Springen, wodurch die Gesamtzeit, die beiten der Zündung Anforderungen gestellt, die mit zum Aufladen der Spule zur Verfügung steht, weiter der üblichen Zündanlage mit Unterbrecher und 20 verkürzt wird. Es ist daher ersichtlich, daß, obgleich Zündspule außerordentlich schwer zu erfüllen sind. mit einer solchen mechanisch geschalteten, mit Tran-

Diese höheren Anforderungen an das Arbeiten der sistoren arbeitenden Zündanlage gewisse Vorteile erZündung bewirken, selbst wenn sie anfänglich durch halten worden sind, diese Anlagen immer noch durch übliche Zündanlagen befriedigt werden können, de- praktisch die gleichen Nachteile oder unerwünschten ren schnelle Zerstörung. Beispielsweise wird, um im 25 Eigenschaften der üblichen Zündanlage mit Unter-Bereich höherer Maschinen-Geschwindigkeiten eine brecher und Spule begrenzt sind,
genügende Spannung zu erreichen und wegen der Eine weitere Abänderung der oben erläuterten mit kürzeren Ruhezeit der Unterbrecherkontakte bei den Transistoren arbeitenden Zündanlage verwendet höheren Maschinengeschwindigkeiten die Zündspule einen kontaktlosen Impulsgeber, der aus einem maim Bereich niedriger Maschinengeschwindigkeiten 30 gnetischen Ansprechteil oder Abtaster gebildet ist, häufig der Gefahr einer Übersättigung ausgesetzt. der ein zweites magnetisches Feld schneidet, um ma-

Weiterhin erfolgt das Schließen und das Unter- gnetische Feldstörungen hervorzurufen, welche dazu brechen des Stromkreises durch die Unterbrecher- verwendet werden, einen zugeordneten Transistor in kontakte durch einen Nocken, der in zeitlicher Be- zeitlicher Beziehung zur Drehung der Maschine leiziehung zum Arbeiten der Maschine betätigt wird. 35 tend zu machen. Diese Grundausführung hat den Wenn daher die Maschinengeschwindigkeit sich er- Vorteil, daß die unerwünschten Eigenschaften der höht, erhöht sich demgemäß die Steuerfrequenz mechanischen Unterbrecherkontakte beseitigt sind, durch den Nocken. Als Folge dieser erhöhten Fre- Jedoch ergeben sich aus dieser Art Stromkreis andere quenz und der Massen der entsprechenden Aufbau- Nachteile. Beispielsweise hängt die Ausgangsspanteile tritt oft der Zustand ein, der als »Unterbrecher- 40 nung des magnetischen Ansprechteiles von der Gekontakt-Springen« bezeichnet wird, der andeutet, daß schwindigkeit ab, mit welcher das magnetische Feld die Unterbrecherkontakte während der Ruheperiode, von dem magnetischen Ansprechteil durchquert wird, während der Zeit, während welcher das Aufladen Infolgedessen ist es bei niedriger Geschwindigkeit, der Zündspule erfolgen muß, nicht in einer stabilen, z. B. dem Anlauf der Maschine, schwierig, von dem geschlossenen Lage bleiben. Versuche, ein einwand- 45 magnetischen Ansprechteil einen Ausgang zu erhalfreies Schließen der Unterbrecherkontakte während ten, der zum Betätigen des Transistors ausreicht,
höherer Maschinengeschwindigkeiten zu gewähr- Weiterhin werden bei sich verändernder Tempeleisten, ζ. B. durch die Anordnung einer mit kleinerer ratur der Umgebung und infolgedessen sich verGeschwindigkeit arbeitenden Druckfeder, welche die ändernder Temperatur des Ansprechteiles sich ver-Unterbrecherkontakte in Richtung des Kontakt- 50 ändernde Spannungen erzeugt. Diese Veränderungen Schlusses drückt, haben das Problem des Kontakt- können bewirken, daß der Ausgang aus dem magnespringens nur noch schwieriger gemacht. tischen Ansprechteil sich so vermindert, daß er zum

Weiterhin haben höhere Zündspannungen eine Betätigen der Zündanlage nicht ausreichend ist.

schnellere Korrosion und Zerstörung der Unter- Weiterhin müssen Zündanlagen beschleunigt und/

brecherkontakte verursacht, die an sich schon der 55 oder verzögert werden, und dies hängt von Faktoren,

Oxydbildung unterworfen sind. beispielsweise der Geschwindigkeit der Maschine und

Verschiedene Zündanlagen sind bisher als Versuch der Belastung ab. Zündanlagen, welche Impulsgeber bekanntgeworden, die bei der üblichen Unterbrecher- gemäß vorstehender Beschreibung verwenden, sind Zündanlage auftretenden Probleme zu lösen. Bei- nicht imstande, über den vollen Bereich der Maschispielsweise wird in der britischen Patentschrift 60 nengeschwindigkeiten einwandfrei zu beschleunigen 951 359 vorgeschlagen, Transistoren zur Durchfüh- bzw. zu verzögern. Es wird angenommen, daß dies rung der Schaltfunktion des Ladens der Spule zu wenigstens zum Teil auf die verschiedenen Wirbelverwenden, wodurch die Unterbrecherkontakte für ströme, die innerhalb des Ansprechteils entstehen, diese besondere Funktion ersetzt wurden; jedoch und auf die kapazitive Rückkopplung in der dem werden bei diesen mit Transistoren arbeitenden An- 65 magnetischen Ansprechteil zugeordneten Spule zulagen die üblichen Unterbrecherkontakte immer noch rückzuführen ist. Derartige Veränderungen in Ververwendet und in üblicher Weise betätigt, damit der bindung mit Veränderungen der Umgebungstempe-Transistor in zeitlicher Beziehung zur Umdrehung raturen ergeben einen Endausgang in der Zündspule,

der nicht mit genügender Genauigkeit bequem vorausbestimmt werden kann, um eine einwandfreie Kompensation zu ermöglichen.

Es ist auch eine Zündanlage mit kapazitiver Energiespeicherung bekannt. Bei dieser Anlage lädt eine Gleichstromquelle einen Kondensator auf, der nachfolgend durch einen Transistor entladen wird. Zufolge der schwierigen Stromverhältnisse und der damit verbundenen hohen Kosten sind solche kapazitiven Anlagen bisher praktisch nicht verwendet worden.

Weitere Abänderungen von mit Transistoren arbeitenden Zündanlagen sind verwendet worden, jedoch hat keine dieser Anlagen in einem merklichen Ausmaß, insbesondere in der Automobilindustrie, Eingang gefunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit Transistor arbeitende Zündanlage der einleitend genannten Art zu schaffen, bei der die Steuerung des Transistors verbessert ist, so daß die betreffenden Nachteile bekannter Transistor-Zündanlagen vermieden sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Zündanlage der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch eine lichtgetriggerte Halbleiteranordnung, die parallel zu dem Transistor an die Spannungsquelle geschaltet ist und die beim Leitendwerden einen Nebenschluß zu dem Transistor bildet, wodurch der Transistor nichtleitend wird und die Zündspule über die Funkenentladungseinrichtung entlädt, so daß ein Zündfunken hervorgerufen wird, durch eine Einrichtung, die in zeitlicher Beziehung zu dem Arbeiten der Brennkraftmaschine einen Lichtstrahl gegen die lichtgetriggerte Halbleiteranordnung richtet und durch eine Signalvorrichtung, die auf die induktive Spannung, die beim Einleiten eines Zündfunkens erzeugt wird, anspricht und dabei eine Signalspannung an die Basiselektrode des Transistors anlegt, wodurch der Transistor während einer gewünschten Zeitperiode in nichtleitendem Zustand gehalten wird, gelöst.

Durch die Erfindung wird eine einwandfreie Steuerung des Transistors erzielt, was wiederum dazu führt, daß die Zündanlage in allen Bereichen der Maschinengeschwindigkeit, insbesondere auch bei hohen Maschinengeschwindigkeiten, einwandfrei arbeitet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung nachfolgend beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist ein Schaltschema einer Ausführungsform einer Zündanlage gemäß der Erfindung, und die

F i g. 2 bis 7 sind graphische Darstellungen von Kurven, welche die Arbeitskennlinien von Teilen der Zündanlage gemäß der F i g. 1 wiedergeben.

In den Zeichnungen gibt F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung wieder, welche eine elektrische Energiequelle 10, einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR) 12 und einen PNP-Transistor 14 aufweist, der mit einer Zündspule 16 arbeitsmäßig verbunden ist, die eine Primärwicklung 18 und eine Sekundärwicklung 20 aufweist. Die Sekundärwicklung 20 kann, wie angedeutet, auf zweckentsprechende Weise mit dem sich drehenden Arm 22 eines Zündverteilers 24 verbunden sein, der Verteilersegmente oder Anschlüsse 26 hat, die jeweils mit den Zündkerzen 28 der Brennkraftmaschine 29 arbeitsmäßig verbunden sind, wobei die Teile bei 30 geerdet sind.

Ein elektrischer Leiter 32, in welchem in Reihe ein Zündschalter 34 und Widerstände 36 und 38 geschaltet sind, ist mit dem positiven Anschluß 40 der elektrischen Stromquelle 10 und mit der Emitterelektrode 42 des Transistors 14 verbunden. Mit der Kollektorelektrode 44 des Transistors 14 ist ein Leiter 46 verbunden, der über eine Spule oder Wicklung 50 und einen Widerstand 52 mit einem Anschluß 48 der Zündspule 16 verbunden ist. Mit dem Anschluß 54 der Zündspule 16 ist ein Leiter 56 verbunden, der zu

ίο dem Zündverteilerläufer 22 führt, während ein Anschluß 58 der Zündspule 16 mit dem negativen Anschluß 60 der Stromquelle durch einen Leiter 62 elektrisch verbunden ist.

Ein beweglicher Abschirm- oder Blendmechanismus, wie er durch eine Scheibe 64 dargestellt ist, die mit einer Mehrzahl Schlitze 66 versehen ist, ist zwischen einer Lichtquelle, z. B. einer Lampe 68 und der photoleitenden Vorrichtung 12, zwischengeschaltet. Die Scheibe 64 wird in zeitlicher Beziehung zu dem Läufer 22, z. B. durch eine zweckentsprechende Übertragung 70, gedreht, die von der Brennkraftmaschine 29 angetrieben wird. Die Schlitze 66 haben eine solche Größe und sind so angeordnet, daß sie es dem aus der Lichtquelle 68 heraustretenden Licht gestatten, durch einen der Schlitze 66, wie schematisch durch die Linie 67 angedeutet ist, hindurchzutreten und auf den gesteuerten Gleichrichter 12 zu treffen, wenn der Läufer 22 allgemein über einem der Verteilersegmente 26 liegt.

Ein Leiter 72, der an einem Ende mit dem Leiter 32 an einer Stelle zwischen den Widerständen 36 und 38 angeschlossen und an seinem anderen Ende mit dem Leiter 62 verbunden ist, ist in Serie zu dem Gleichrichter 12 und einem Widerstand 74 geschaltet.

Ein Leiter 76, der mit dem Leiter 32 vermittels des Leiters 72 verbunden ist, ist in Serie zu einem Widerstand 78 und Leitern 80 und 82 geschaltet, die parallel zueinander liegen und ebenfalls mit dem Leiter 62 verbunden sind. Der Leiter 82 verbindet die Lichtquelle 68 in Reihe zum Leiter 62, während der Leiter 80 in Serie geschaltete Dioden 84, 86 und 88 enthält, die gemeinsam als Spannungsregler für die Lichtquelle 68 dienen.

Mit der Steuerelektrode 90 des Gleichrichters 12 ist ein Widerstand 92 verbunden, der an seinem anderen Ende mit dem Leiter 72 an einer Stelle zwischen dem Gleichrichter 12 und dem Widerstand 74 angeschlossen ist. Der Widerstand 92 ist vorzugsweise eine Kombinatiton aus einem Widerstand und einem Thermistor. Weiterhin ist mit der Stelle 94 durch einen Leiter 96 eine Spule oder Wicklung 98 verbunden, deren anderes Ende mit der Basiselektrode 100 des Transistors 14 verbunden ist.

Eine Zenerdiode 102, welche mit den Leitern 32 und 46 parallel zu dem Transistor 14 verbunden ist, ist als Schutz für den Transistor 14 vorgesehen, falls übermäßig hohe Spannungen an ihm auftreten sollen. Ein Schalter 104 kann vorgesehen sein, der während des Anlaufes der Brennkraftmaschine geschlossen wird, wodurch der Widerstand 36 während der Anlaufperiode in Nebenschluß gebracht ist. Nachdem einmal die Maschine selbst arbeitet, wird der Schalter 104 geöffnet, wodurch der Widerstand 36 in dem Stromkreis angeordnet wird.

Zum Zwecke der Beschreibung der Arbeitsweise der Erfindung seien die folgenden vorhandenen Bedingungen angenommen

a) Zündschalter 34 ist geschlossen,

b) Nebenschlußschalter 104 ist offen,

c) die angeschlossene Brennkraftmaschine, welche Zündkerzen 28 enthält, läuft,

d) der Läufer 22 wird gedreht und befindet sich zu Beginn des betrachteten Augenblicks zwischen aufeinanderfolgenden Anschlüssen 26, und

e) der Blendenmechanismus oder die Scheibe 64 liegt wegen der gebundenen Drehbewegung relativ zu dem Läufer 22 in einer Stellung, in welcher alle Öffnungen oder Schlitze 66 mit der Lichtquelle 68 und dem Gleichrichter 12 außer Ausrichtung liegen.

Unter den oben angenommenen Bedingungen ist ersichtlich, daß bei geschlossenem Schalter 34 die Stromquelle 10 den Emitter- und den Basisstromkreis 100 des Transistors 14 in einer Richtung vorspannt, welche bewirkt, daß der Emitter-Kollektor-Stromkreis leitend wird. Der Wert des Widerstandes der Spulenwicklung 98 und der Widerstandswert des Widerstandes 74 sind so ausgewählt, daß ein ausreichender Basisstrom fließt, wenn der Zündschalter 34 geschlossen ist, damit der Transistor 14 von dem Emitter 42 zum Kollektor 44 vollständig leitend wird.

Während dieser Periode fließt, immer noch unter den angenommenen Bedingungen, ein im wesentlichen konstanter Strom nicht nur durch die Primärwicklung 18 der Zündspule 16, sondern weiterhin durch die Wicklung 50, die Wicklung 98 in dem Transistor-Basis-Stromkreis, den Widerstand 74 und die Lichtquelle 68. Die Spulen 50 und 98 in Verbindung mit dem zugeordneten Kern 106' können so angesehen werden, daß sie einen Transformator bilden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist.

Wenn die Scheibe 64 und der Läufer 22 aus ihren vorher angenommenen Stellungen in die in F i g. 1 dargestellte Stellung gedreht werden, kann das durch die Lichtquelle 68 gelieferte Licht durch einen in Ausrichtung liegenden Schlitz 66 der Scheibe 64 hindurchgehen und auf den Gleichrichter 12 auftreffen. Diese Belichtung des Gleichrichters 12 bewirkt, daß er leitend wird, woraus sich schließlich eine Verkleinerung des Stromes in der Spulenwicklung 18 auf den Wert Null mit dem sich daraus ergebenden Zusammenfall des vorher gebildeten Feldes um die Wicklung 18 ergibt. Diese Verkleinerung des Stromes in der Primärwicklung 18 erzeugt in der Sekundärwicklung 20 einen Spannungsanstieg und einen Funkenvorgang an der entsprechenden Zündkerze 28 durch den Leiter 56 und den Läufer 22.

Die Art und Weise, auf welche diese Stromverminderung in der Primärwicklung 18 der Spule erhalten wird, ist allgemein folgende. Als Folge der Tatsache, daß der Gleichrichter 12 leitend wird, wird ein Teil des Stromes der Transistorbasis 100 durch den Gleichrichter 12 in Nebenschluß gebracht. Die Verminderung des Stromflusses durch die Basis 100 ergibt sofort eine beträchtliche Verminderung des Stromflusses durch den Transistor-Emitter-Kollektorstromkreis, die Wicklung 50 und die Primärwicklung 18 der Zündspule 16. Die Verminderung des Stromflusses durch die Wicklung 50 bewirkt, daß das vorher um sie aufgebaute Feld anfängt zusammenzufallen, wodurch seinerseits in der Spule 98 des Transistor-Basis-Stromkreises eine Spannung induziert wird. Die in der Spule 98 induzierte Spannung hat eine Richtung, in welcher sie bestrebt ist, die Vorspannung des Transistors 14 umzukehren oder, mit anderen Worten, zu bewirken, daß die Basis 100 relativ positiver wird. Die Basis 100, die auf diese Weise relativ positiver wird, bewirkt eine weitere Reduktion des Stromflusses durch den Transistor-Emitter-Basis-Stromkreis 42, 100, was ihrerseits eine weitere Verminderung des Stromflusses durch die Spule 50 bewirkt. Diese setzt sich wiederholend fort, wodurch bewirkt wird, daß der Stromfluß durch

ίο den Emitter-Basis-Stromkreis, der Stromfluß durch die Spule 50 und der Stromfluß durch die Primärwicklung 18 der Zündspule 16 beendet wird.

Der Zusammenfall des Feldes um die Wicklung 50 herum bewirkt, daß die induzierte Spannung an der Basis 100 sich von einem negativen auf einen im wesentlichen positiven Wert ändert. Nachdem die positive Spannung an der Basis 100 in etwa ihren maximalen Wert erreicht, beginnt die Spannung an der Wicklung 98 abzufallen, wodurch bewirkt wird, daß die induzierte positive Spannung an der Basis 100 sich in ihrem Wert reduziert, so daß sie sich der Null-Spannung nähert und dann wiederum negativ _ wird. Während derjenigen Periode, während welcher ( die Transistorbasis 100 sich auf einer positiven Spannung befindet, und während derjenigen Periode, während welcher die induzierte Spannung an der Wicklung 98 zusammenfällt, befindet sich der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 noch in leitendem Zustand, obgleich die Scheibe 64 in eine Stellung gedreht worden ist, in welcher aus der Lichtquelle 68 austretendes Licht nicht auf den Gleichrichter 12 auftreffen kann. Das Fortdauern der elektrischen Leitung eines lichtgetriggerten Gleichrichters, selbst nach Wegfall des Lichtes, ist eine Eigenart eines gesteuerten Siliziumgleichrichters. Demgemäß schafft die Erfindung, um die Verwendung eines gesteuerten Siliziumgleichrichters zu ermöglichen, ein Mittel, um zwangläufig zu bewirken, daß der leitende gesteuerte Siliziumgleichrichter in zeitlicher Beziehung zum Arbeiten der Maschine nichtleitend wird.

Nachdem einmal die induzierte Spannung an der Wicklung 98 vollständig zusammengefallen ist und die Basis 100 in bezug auf den Emitter 42 wiederum negativ geworden ist, wird der Stromfluß durch den / Emitter-Basis-Stromkreis und den Emitter-Kollektor-Stromkreis wieder hergestellt und erzeugt dadurch einen Stromfluß durch die Wicklung 50 und die Zündspule 16. Dieser Stromfluß bewirkt, daß sich um die Wicklung 50 ein Feld aufbaut, welches bewirkt, daß in der Wicklung 98 eine zweite Spannung induziert wird, und diese Spannung liegt in Richtung der Vorwärtsvorspannung des Transistors oder mit anderen Worten in einer Richtung, welche der der ersten Spannung entgegengesetzt ist, die in der Wicklung 98 induziert wurde. Dieser negative Spannungsimpuls wird dann durch den Leiter 96 zu dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 durch die Steuerelektrode 90 und die mit dem Leiter 72 verbundene Kathode 71 des gesteuerten Siliziumgleichrichters geleitet, wodurch der Strom durch die Kathode 71 auf einen Pegel unterhalb dem reduziert wird, welcher erforderlich ist, um den leitenden Zustand des gesteuerten Siliziumgleichrichters 12 aufrechtzuerhalten. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter wird abgeschaltet und nichtleitend, der Stromfluß durch den Emitter-Basis-Stromkreis wird auf die festgesetzten Grenzen erhöht, wodurch ein verhältnismäßig gleichbleibender maximaler Stromfluß durch die Primärwicklung

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18 der Zündspule 16 erzeugt wird. Der gesteuerte steigt. Nachfolgend tritt eine Spannungssenkung auf,

Siliziumgleichrichter wird dann wiederum belichtet, bis sie einen Nullwert ereicht, der allgemein bei 132

um den nächsten Funkenbildungsvorgang an der angedeutet ist. Das Zeitintervall von dem Punkt 130

nächsten Zündkerze 28 zu erreichen. zum Punkt 132 ist im wesentlichen gleich dem Inter-

Die Fig. 2 bis 7 geben graphisch die Arbeits- 5 vall zwischen den Punkten 108 und 110 der Fig. 2

merkmale der Erfindung gemäß vorstehender Be- und stimmt mit ihm überein. Die nachfolgende Er-

schreibung wieder. Beispielsweise ist in Fig. 2 der höhung des Stromes vom Punkt 110 zu einem maxi-

Stromftuß in Ampere durch die Primärwicklung 18 malen Wert bei 112 bewirkt, daß die Spannungskurve

der Zündspule 16 gegen die Zeit aufgezeichnet, wo- der Fig. 4 negativ wird und bei 134 eine negative

bei die Stromeinheiten die Ordinatenachse der Dar- io Spitze erreicht, die in Ausdrucken der Zeit im wesent-

stellung und die Zeiteinheiten die Abszissenachse liehen mit dem Punkt 112 ; oder in etwa mit ihm

bilden. Eine Prüfung der Fig. 2 ergibt, daß, wenn übereinstimmt. Ein nachfolgendes Absinken bewirkt,

die Stromleitung durch den Emitter-Kollektor- daß die Spannung wieder einen Wert von im wesent-

Stromkreis des Transistors 14 beendet ist, der Strom liehen Null annimmt, wie allgemein bei 136'ange-

durch die Primärspule 18 sich von einem im wesent- 15 deutet ist. Beim Vergleich der Kurven der Fig.4

liehen konstanten Wert, der am Punkt 106 dargestellt und 5 ist ersichtlich, daß F ig." 5 eine Vergrößerung

ist, auf Null reduziert, wie durch den Punkt 108 dar- der Kurve in Fig. 4 darstellt. Demgemäß sind die

gestellt ist. Der Stromwert bleibt während einer ver- entsprechenden gleichen Punkte mit den gleichen

hältnismäßig kurzen Zeitlänge, die durch den Punkt Bezugszeichen und einem Index versehen. Es ist er-

IiO dargestellt ist, auf Null, zu welchem Zeitpunkt aö sichtlich, daß der TeU der Spannungskurve in F ig. 5,

die Leitung durch den Emitter-Kollektor-Stfomkreis welcher allgemein durch die Punkte 128', 130- und

;wieder hergestellt wird, wodurch ein Stromanstieg 132' beschrieben ist; den Transistor 14 in^; einem

von Null am Punkt 110 zu dem beabsichtigten Maxi- nichtleitenden Zustand hält (wodurch die Zeitperibde

mum am Punkt 112 verursacht wird. Geringfügige zwischen den Punkten 108 und 110 der Fi g; 2 ge^L

Schwankungen, wie sie bei 114 dargestellt sind, 25 schaffen ist) und daß der Teil der Kurve, der allge-

können dem Strom vorangehen,' der wiederum auf mein durch die Punkte 132' und 134' (beim Wert

den maximalen beabsichtigten Wert stabilisiert wor- Von im wesentlichen Null) bestimmt ist, eine erhöhte

den ist, wie allgemein bei 116 angedeutet ist. . entgegengesetzte Spannung wiedergibt, welche be-

F i g. 3 steht in unmittelbarer Beziehung zur F i g. 2, wirkt, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12

d. h., die graphische Darstellung der Fig. 3 gibt eine 30 nichtleitend wird. Dies wird erreicht, weil die durch

Kurve wieder, welche durch das Aufzeichnen der die Punkte 132' und 134' -beschriebene negative

Spannung an der Primärspule 18 gegen die Zeit be- Spannung den Strommiß'durch den gesteuerten

stimmt ist, wobei.in dem gleichen Augenblick wie Siliziumgleichrichter 12 unter den Pegel reduziert,

demjenigen begonnen wurde, weicher zum Bestimmen welcher erforderlich ist, um den gesteuerten Silizium-

der Kurve der Fig. 2 verwendet würde. In Fig. 3 35 'gleichrichter in einem leitenden Zustand zu halten, sind die Spannungseinheiten längs der Ordinatenachse Die Erfindung weist noch ein weiteres charakte-

und die Zeiteinheiten längs der Abszissenachse auf- ristisches Merkmal auf, welches von erheblichem

gezeichnet. Nutzen ist. Dieses besteht, wie aus vorstehendem

Aus einem Vergleich der F i g. 2 und 3 ist ersieht- ersichtlich, darin, daß während der normalen Fahrlich, daß, wenn der Strom von einem maximalen 4° zeugantriebsbedingungen ein einziger Zündfunken Wert auf Null geht, die Spannung von einem Wert für jeden erforderlichen -Zündvorgang erzeugt wird. Null am Punkt 118 auf ein Maximum am Punkt 120 Jedoch bei verhältnismäßig niedrigen Maschinenansteigt. Weiterhin stimmt die Funkendauer, welche geschwindigkeiten, beispielsweise während des Ansich etwa vom Punkt 120 zum Punkt 122 erstreckt, lassens oder des Leerlaufs der Brennkraftmaschine, in Ausdrücken der Zeit im wesentlichen mit dem 45 ist es für jeden erforderlichen Zündvorgang von Punkt 110 der Fig. 2 überein. Nach dem Funken- beträchtlichem Nutzen, eine - Mehrzahl von Zündvorgang kann eine kleine Schwingung, die allgemein funken zu schaffen. Dies ist in: Situationen besonders bei 124 angedeutet ist, eintreten, bevor die Spannung nützlich, wenn das Anlaufen der Brennkraftmaschine wiederum einen Wert von im wesentlichen Null an- bei kalten Außentemperaturen ^retattfindet.
nimmt. '50 Diese mehrfachen Zündfunken während verhält-

Fig. 4 zeigt graphisch die Spannung an der msmäßig niedriger Geschwindigkeiten der Brenri-.Primärwicklung 50 an, während F i g. 5 die Spannung kraftmaschine und während ' des Anlaufes können an der Wicklung 98 wiedergibt. In jeder Figur wer- durch selektives Auswählen · der Größe der Löcher den die Spannungseinheiten längs der Ordinaten- 66 der Scheibe 68 und durch eine entsprechende achse gemessen, während die Zeiteinheiten längs der 55 Anordnung der Blendenausführung, der Lichtquelle Abszissenachse aufgetragen sind. Zum Zweck der 68 und des gesteuerten Silizrumgleichrichters 12 erKlarstellung und der Wiedergabe, sind die Zeitskalen reicht werden. '■:<■■·■ ' '; sowohl der Fig. 4 und 5, obgleich sie identisch Mit anderen Worten: Solange der gesteuerte zueinander sind, mit Bezug auf die Fig. 2, 3, 6 Siliziumgleichrichter durch die Lichtquelle 68 be- und 7 vergrößert, die ihrerseits untereinander gleich^: 60 leuchtet wird, wiederholt sich der Zyklus von Vorsind. Zu Bezugszwecken sind die graphischen Dar- gangen, die zu den Zündfunken führen, und bewirkt Stellungen der Fig.4 und 5 so ausgebildet, daß sie einen zweiten Zündfunken. Da die Zeit für einen fünf Zeiteinteilungen gleich einer Zeiteinteilung in Zündfunken beträchtlich kleiner als die Zeit gemacht den F i g. 2, 3, 6 und 7 haben. werden kann, welche für das Lichtbündel 67 er-

Aus den Fig. 2 und 4 ist ersichtlich,'daß, wenn ^5 forderlich ist, auf den gesteuerten Siliziumgleich-

der Strom sich vom Punkt 106 zu Null am Punkt richterl2 aufzutreffen und ihn zu durchlaufendes

108 verändert, die Spannung von im wesentlichen ;^;sei in Erinnerung gebracht, daß die Blende, oder

Null bei 128 der F i g. 4 zu einer Spitze bei 130 an- Scheibe 64 in Übereinstimmung mit der Geschwin-

digkeit der Brennkraftmaschine gedreht wird), ist es möglich, bei jedem einzelnen. erforderlichen Zundyorgang eine Mehrzahl von Zündfunken zu bewirken.

Dies wird beispielsweise durch die F i g. 6 und 7 wiedergegeben (die jeweils die Spannung an den _;-5 Spulen 50 und 98 darstellen) im. Vergleich zu den Ausdrücken der Zeit mit den Fig. 2 und 3. Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß etwa drei Zündfunken bei jedem Zündyorgang in der Zündanlage auftreten, welche unter einer Bedingung jo arbeiten, wie. sie aus den Fi g. 6 und 7 ersichtlich ist, gegenüber einem ,einzigen, der unter einer Be₇ dingung gemäß den Fig. 2 und 3 arbeitet. Lediglich für. die· Ausdrücke der _; Spannungswerte - sind , die entsprechenden .Bezugszeichen, der Fig: 4 und 5 in den Fig. 6 und 7,gewählJ; worden. ,-,

.■ :-Es,ist bekannt, daß;der gesteuerte Siliziumgleichr lichter auch, auf infrarote-Strahlung anspricht. Daher ist es nicht notwendig,._:daß,_;nur solche strahlenden Energiequellen _;.Yerwendeti-,werden, ,die sichtbares ₍ao iLicht:/ausstrahlen.-Es -ist iweiter-bekannt, daß als !Lichtquelle.68.jeine solche,; welche eine Strahlung ■aussendet, die eine Wellenlänge im wesentlichen nur im .Bereich, des · InfrarotrSpektrums hat, verwendet werden, kannv_:\ -■;> \y·.· -.■·. £-_.-_: ._;..:-· ■:' -25

;;,; ^;Es ist insbesondere auszuführen, daß eine Bezugnahme auf" eine, »Lampe«; ;pder eine »Lichtquelle« .jedw.ede Quelle ypn_; Strahlungsenergie μηαίassen soll. !.Weiterhin soll, jede?Bezugnahme beispielsweise auf ,-»Lichtbündel« oder.; »Licht« oder_: »Lichtenergie« ■ solche.;Strahlung oder Strahlungsenergie umfassen, ;Wie es, notwendig ist, .um ein; Triggern der Halbleiter .vorrichtung:12 zu- erreichen. .;·. <.-:.-.■■;>...; · :

.,,Unter bestimmten Arbeitsbedingungen, welche an oder nahe -■ einem Zündfunken- auftreten, wird eine ,35 Umkehrspannung in ,die; Primärwicklung 18 der ,Zündspule 16 induziert, die eine ausreichende Höhe hat, um eine proportionale Verringerung des Primärstroms zu verursachen. t>iese Stromverringerung tritt ; auch in der Spule oder der Wicklung 50 auf, die ihrerseits durch den Kern 106' und die Wicklung 98 bewirkt, daß der Transistor 14 abgeschaltet und nichtleitend wird. Nachdem einmal dieses Arbeiten eingeleitet ist, können in dem gesamten Zündstromkreis Schwingungen in Synchronismus zu der natürliehen Frequenz der Sekundärwicklung 20 der Zündspule als Reflexion in der Primärwicklung 18 auftreten. '.■;-.· ■ . ;.::·. ■

Um zu verhindern, daß eine solche Wirkung auftritt, sind Mittel zum. Kompensieren der augenblickliehen Stromverminderung in der Wicklung 50 vorgesehen, die, wie oben ausgeführt, zufolge der Umkehrspannung in der Primärwicklung 18 der Zündspule eintreten kann. Eine Spule oder eine Wicklung 138, ^: welche an die Leiter 46 und 62 ange-_;55 schlossen ist, kann die: gewünschte Kompensation schaffen. Die Polarität der Wicklung 138 ist derart, daß eine Spannung der Primärspule 18, die an dem geerdeten Spulenanschluß 58 negativ ist, einen Stromfluß in der Spule 138' erzwingt, welcher den Kern, ' 106' erregt. Die Ampere-Windungen der Spule 138 sind ausreichend, um den Eingang zum Kern 106 der ¹ enterregenden Ampere-Windungen der Wicklung 50 zu überwinden, zu kompensieren und die genannte Schwingung des gesamten Zündstromkreises zu ver-_;6s hindern. ■

Ein weiterer Vorteil kann durch die Verwendung ■eines Widerstandes 140..; gewonnen werden. Der Widerstand 140, der in Reihe zu der Spule 138 angeschlossen ist, übt eine Doppelfunktion aus, d. h.> während der Arbeitsperipde, während welcher die Spule 138 als Kompensationsmittel arbeitet, dient der Widerstand 140 dazu, den Stromfluß durch die Spule 138 auf den gewünschten Wert zu begrenzen und dient während, anderer Arbeitsperioden als Lastr widerstand für die, Spule 50. Demgemäß kann der Widerstand 140.. als . ein. Kalibriermittel zum Be-J-schneiden der Ärbeitskennlinien der Wicklungen 50, 98 und 138 angesehen werden. '". ,'

Der Transistor 14 ist ein PNP-Transistor, jedoch geht aus der vorstehenden Beschreibung hervor, daß die Erfindung ebenfalls, durch die Verwendung eines NPN^Transistors. praktiziert werden kann, da die alternative Verwendung lediglich eine zweckentsprer chende Umkehrung ₍der Polaritäten erfordert. . i , Aus vorstehenden Ausführungen ist ersichtlicft, daß die Erfindung die ausgewählte Funkeneinstellung beliebig lange aufrechterhält, - weil, der Funkenvorgang durch Licht getriggert wird und ,daher alle Abnutzungsproblepie aus . dem Triggerrnechanismüs vermieden werden.-Ein weiterer wichtiger . Vorteil der Erfindung gegenüber einem Transistorzündsystem mit mechanischen ■ Unterbrecherkontäkten und getriggerter Energie liegt darin, daß das dem Energietransistor gemäß der Erfindung zugeleitete Triggersignal unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit einen im wesentlichen konstanten Wert hat. Der gleiche Vorteil ist ebenfalls gegenüber dem ohne Kontakte und mit Impulsgeber arbeitenden Triggermechanismus bekannter Ausführung vorhanden. "■■

Claims

"Patentansprüche: . ·

^: 1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit

einer elektrischen Spannungsquelle, einer Zündspule, einem Verteiler, der die Zündspule mit einer Funkenentladüngseinrichtung verbindet, ;. und mit einem Transistor, der eine Emitterelektrode und eine Kollektorelektrode aufweist, die einen Reihenstromkreis mit der Spannungsquelle und der Zündspule bildet, und der gewöhnlich elektrisch derart vorgespannt ist, daß er elektrisch leitend ist, so daß der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und der Zündspule geschlossen ' ist, gekennzeichnet durch eine lichtgetriggerte Halbleiteranordnung (12), die parallel zu dem Transistor (14) an die Spannungsquelle geschaltet ist und die beim Leitendwerden einen Nebenschluß zu dem Transistor (14) bildet, wodurch der Transistor nichtleitend wird und die Zündspule (16) über die Funkenentladungseinrichtung (28) entlädt, so daß ein Zündfunken hervorgerufen wird, durch eine Einrichtung (64, 68), die in zeitlicher Beziehung zu dem Arbeiten der Brennkraftmaschine einen

_: Lichtstrahl gegen die lichtgetriggerte Halbleiter-

. anordnung (12) richtet und durch eine Signalvorrichtung (50, 98), die auf die induktive Span-

.··. nung, die beim Einleiten eines Zündfunkens erzeugt wird, anspricht und dabei eine Signalspannung an die Basiselektrode (100) des Tran-

. sistors (14) anlegt, wodurch der Transistor während einer gewünschten Zeitperiode in nicht-. leitendem Zustand gehalten wird.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die lichtgetriggerte Halbleiter-

. . ■ anordnung (12) aus einem lichtgetriggerten ge-

steuerten Siliziumgleichrichter besteht, daß elektrische Leiter (96, 72) vorgesehen sind, welche den Gleichrichter (12) und die Signalvorrichtung (SO, 98) elektrisch miteinander verbinden, und daß die Signalvorrichtung (50, 98) auf die Beendigung des Zündfunkens anspricht und dabei eine zweite Signalspannung an den Gleichrichter (12) über die elektrischen Leiter (96, 72) anlegt, um den Gleichrichter nichtleitend zu machen.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, da-

durch gekennzeichnet, daß der in dem Stromkreis als Ergebnis des elektrischen Vorspannens des Transistors (14) sich ergebende Stromfluß in einer ersten Richtung erfolgt und eine Kompensationsspuleneinrichtung (138) vorgesehen ist, um in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung Stromflüsse zu verhindern, die in den Stromkreis zwischen der Zündspule (16) und dem Transistor (14) durch die Spule nahe dem Ende des Zündfunkens induziert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen