DE1907067A1

DE1907067A1 - Zuendeinrichtung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1907067A1
Application number: DE19691907067
Authority: DE
Inventors: Wesemeyer Dipl-Ing Juergen; Guenter Strueber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-02-13
Filing date: 1969-02-13
Publication date: 1970-10-01
Also published as: FR2031025A5; ES376488A1; CS151003B2; YU26370A; US3630185A; YU33127B; JPS4844698B1

Description

R. 9381
6.2.1969 Li/Km

Anlage zur
Patent-
.

ROBEET BOSCH GMBH, Stuttgart ¥, Breit scheidstraße Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einer Zündspule deren Sekundärwicklung mit wenigstens einer Zündkerze Verbindung hat und deren Primärwicklung mit einer zu einem elektronischen Schalter gehörenden Schaltstrecke in Reihe liegt, wobei diese Schaltstrecke durch einen den Zündzeitpunkt bestimmenden, einer Steuerwicklung entnehmbaren Steuerimpuls umschaltbar ist, der durch Relativbewegung der auf einem Eisenkern sitzenden Steuerwicklung und. einem Magnetsystem erzeugt und über eine Steuerstrecke des

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elektronischen Schalters geführt wird, die sich zwischen einer zu ihm gehörenden Steuerelektrode und einer zu seiner Schaltstrecke gehörenden Bezugselektrode befindet.

Eine solche Zündeinrichtung hat den Vorteil, daß bei ihr auf die Anwendung eines mechanischen Unterbrecher schalters verzichtet; werden kann, der wegen seiner Trägheit bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht immer zufriedenstellend arbeitet und außerdem nach längerer Betriebsdauer wegen Verschmutzung und Abnutzung seiner Kontakte keine einwandfreie Steuerung der Zündeinrichtung mehr gewährleistet.

Es ist (nach der britischen Patentschrift Λ 096 212) bereits eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der die Steuerwicklung an dem einen Wicklungsende mit der Steuerelektrode und an dem anderen Wicklungsende mit der Bezugselektrode des elektronischen Schalters in Verbindung steht. Der Zündfi?nke wird dabei unabhängig von der Höhe der Drehzahl der Brennkraftmaschine immer im gleichen Abstand des ^Kolbens vorder oberen Totpunktlage ausgelöst. Da nun die Entwicklung der Verbrennung des Komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches eine gewisse Zeit erfordert, ergibt es sich dort, daß bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine die Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu spät erfolgt und·demzufolge keine optimale Leistung erreichbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher diese der bekannten Ausführung anhaftenden Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerwicklung aus zwei elektrisch ungleichwertigen Wicklungsteilen bestellJ, die an einem Wicklungsende einen gemeinsamen, an der

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Bezugselektrode angeschlossenen Verbindungspunkt haben, die ferner ausgehend von diesem Verbindungspunkt in entgegengesetztem Sinn auf den Eisenkern gewickelt sind und die schließlich an ihrem anderen Wicklungsende,vorzugsweise je über eine Steuerimpulse durchlassende Diode, mit der Steuerelektrode in Verbindung stehen, wobei von den in den Wicklungsteilen induzierten, hinsichtlich der Polarität für die Umschaltung des elektronischen Schalters geeigneten Spannungshalbwellen die vorausgehende Spannungshalbwelle des einen Wicklungsteiles den niedrigeren Scheitelwert hat und erst nach dem Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine als Steuerimpuls Verwendung findet, wogegen die nächfolgende Spannungshalbwelle des anderen Wicklungsteiles bis zum Erreichen dieser Drehzahl als Steuerimpuls ausgenutzt ist.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.

Die dargestellte Zündeinrichtung weist eine Zündspule 11 auf, die eine Primärwicklung 12 und eine Sekundärwicklung 13 besitzt. Die Sekundärwicklung 13 ist an dem einen Wicklungsende direkt und an dem anderen Wicklungsende über eine eine Zündkerze 14- enthaltende Verbindung an eine Masseleitung 15 angeschlossen. Die Primärwicklung 12 bildet mit der Schalt strecke A-K eines elektronischen Schalters 16 eine Serienschaltung, die im Nebenschluß zu einem Zündkondensator 17 liegt. Der Zündkondensator 17 ist außerdem mit seinem einen Anschluß an die Masseleitung 15 und mit seinem anderen Anschluß über eine positive Ladeicpulse durchlassende Diode 18 an das eine Wicklungsende einer Ladewicklung 19 angeschlossen. Das andere Wicklungsende dieser Ladewicklung 19 liegt an der Masseleitung 15. Die Ladewicklung 19 sitzt auf einem Eisenkern 20, der zwei auf ein

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Magnetsystem 21 gerichtete Pole 22,23 aufweist. Das Magnetsystem 21 besteht im Beispielsfall aus einer, durch die nicht dargestellte Brennkraftmaschine in Rotation versetzbare Scheibe 24, an deren Umfang ein Dauermagnet 25 eingesetzt ist. Der Dauermagnet 25 wird bei Rotation der Scheibe 24 mit seinem Nordpol N und seinem Südpi. S an den zu den Eisenkern 20 der Ladewicklung 19 gehörenden Polen 22,23 vorbeibewegt.

Im vorliegenden Fall ist als elektronischer Schalter 16 ein Thyristor vorgesehen, dessen Schaltstrecke A-K im Zündzeitpunkt durch einen positiven Steuerimpuls in den leitenden Zustand umschaltbar ist. Der Steuerimpuls wird von einer auf einem Eisenkern 26 sitzenden Steuerwicklung 27 zur Verfügung gestellt und über die Steuerstrecke G-K des elektronischen Schalters 16 geführt, welche, sich zwischen einer zu ihm gehörenden Steuerelektrode G und der zu seiner Schaltstrecke gehörenden Bezugselektrode K (Kathode ) befindet.

Der zur Steuerwicklung 27 gehörende Eisenkern 26 hat ebenfalls zwei Pole 28,29 die in gleicher Weise wie die Pole 22,23 des zur Ladewicklung 19 gehörenden Eisenkernes 20 dem Magnetsystem 21 gegenüberstehen, aber am Umfang so versetzt sind, daß bei Rotation des Magnet systems 21 zunächst die Lade spannung und danach erst die Steuerspannung erzeugt wird.

Die Steuerwicklung 27 besteht aus zwei elektrisch ungleichwertigen Wicklungsteilen 30,3^1 die an einem Wicklungsende einen gemeinsamen, an der Masseleitung 15 und damit auch an der Bezugselektrode K des elektronischen Schalters 16 angeschlossenen Verbindungspunkt 32 haben. Die Wicklungsteile 30,31 sind ausgehend von diesem Verbindungspunkt 32 in entgegengesetztem Sinn auf den Eisenkern 26 gewickelt und stehen an ihrem anderen Wicklungsende Je über eine Steuerimpulse durchlassende Diode 33

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bzw. 34 mit der Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 16 in Verbindung. Dabei ist die elektrische Ungleichwertigkeit der Wicklungsteile 30,31 so gewählt, daß von den in diesen Wicklungsteilen 30,31 induzierten, hinsichtlich der Polarität für die Umschaltung des elektronischen Schalters 16 geeigneten 'Spannungshalbwellen die vorausgehende Spannungshalbwelle des einen Wicklungsteiles 30 den niedrigeren Scheitelwert hat und erst nach dem Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine als Steuerimpuls wirksam wird, wogegen die nachfolgende Spannungshalbwelle des anderen Wicklungsteiles 31 3is zum Erreichen dieser Drehzahl als Steuerimpuls zur Wirkung kommt.

Die elektrische Ungleichwertigkeit der Wicklungsteile 30,31 läßt sich dadurch realisieren, daß der Wicklungsteil 30 eine kleinere Windungszahl als der Wicklungsteil 31 nat und/oder daß der Wicklungsteil 30 im Vergleich zum Wicklungsteil 31 aus Material niedrigerer Leitfähigkeit besteht und/oder daß die Wicklung 30 gegenüber der Wicklung 31 einen dünneren Leiterquerschnitt hat.

Darüber hinaus kann die elektrische Ungleichwertigkeit der Wicklungsteile 30,31 auch in der Weise realisiert sein, daß dem Wicklungsteil 30, wie mit gestricheltem Linienzug angedeutet, ein Parallelwiderstand 33* und/oder ein Serienwiderstand 33" zugeschaltet ist. Bei Anwendung des Serienwiderstandes 33" kann auf die Diode 33 verzichtet werden.

Zweckmäßig ist es, als Serienwiderstand 33" einen temperaturabhängigen Widerstand zu wählen und damit die Temperatur der Brennkraftmaschine zu kontrollieren. Der Widerstand 33' bzw. 33" kann aber im Bedarfsfall auch ein einstellbarer Widerstand sein.

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Im Bedarfsfall können die Wicklungsteile 30»31 > wie ebenfalls mit gestricheltem Linienzug angedeutet, auch über.eine gemeinsame Zenerdiode 35 an der Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 16 angeschlossen und seine zur Steuerstrecke gehörenden Elektroden G,K durch einen Widerstand 36 verbunden sein.

Die Wirkungsweise der Zündeinrichtung ist folgende:

Wird die Brennkräftmaschine in Betrieb genommen und die Scheibe 24 des Magnet systems 21 mit dem Dauermagnet 25 in Sichtung des Pfeiles P an den Polen 22,23 <ies zu der Ladewicklung 19 gehörenden Eisenkernes 20 vorbeibewegt, so ladet die positive Halbwelle der dabei in der Ladewicklung 19 induzierten Sparmungsperiode über die Diode 18 den Zündkondensator 1? auf.

Beim Weiterdrehen der Scheibe 24 wird der Dauermagnet 25 dann an den Polen 28,29 des zu der Steuerwicklung 27 gehörenden Sisenkerny'geführt, wodurch der magnetische Fluß * in dem Eisenkern 26 zunächst zu-und anschließend wieder abnimmt» Die Zunahme des magnetischen Flußes $ in dem Eisenkern 26 erzeugt in Bezug auf den Verbindungspunkt 32 in dem Wicklungsteil 30 eine positive Spannungshalbwelle +U1 und in dem Wicklungsteil 31 eine negative Spannungshalbwelle -TJ1. Die Abnahme des magnetischen Flußes 5 in Eisenkern 26 ruft dagegen in Bezug auf den Verbit^nungspunkt 32 in dem Wicklungsteil 30 eine negative Spannungshalbwelle - "J2 und in dem Wicklungsteil y\ eine positive Spannungshalbwelle +U2 hervor. Zum Umsteuern der Schaltstrecke A-K des elektronisehen Schalters 16 ist hinsichtlich der Polarität nur die Spannungshalbwelle +U1 des Wicklungsteiles 30 und die daran anschließend auftretende Spannungshalbwelle +U2 des Wicklungsteiles 31 geeignet. Dabei gewährleisten die Dioden 33»34, daß nur diese Spannungshalbwellen +U1 und +U2 an die Steuerelektrode

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G des elektronischen Schalters 16 gelangen können. Außerdem werden durch diese Dioden 33i34- auch die Wicklungsteile 30,31 entkoppelt.

Die Steuerstrecke G-K des elektronischen Schalters 16 hat nun einen bestimmten Schwellwert, der von der Steuerspannung überschritten werden muß, wenn die Schaltstrecke A-K in den leitenden Zustand gelangen soll. Dieser Schwellwert kann im Bedarfsfall noch durch die Zenerdiode 35 und den Widerstand 36 präzisiert werden.

Die Spannungshalbwelle +112 des Wicklungsteiles 31 hat von vornherein einen Scheitelwert, der höher als der Schwellwert der Steuerstrecke G-K ist, wogegen der Scheitelwert der Spannungshalbwelle +U1 des Wicklungsteiles 30 bei niedrigen Drehzahlen unter diesem Schwellwert liegt. Der den Zündzeitpunkt bestimmende Steuerimpuls wird somit beim Hochlaufen der Brennkraftmaschine durch die Spannungshalbwelle +U2 des Wicklungsteiles 31 gebildet. Mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine geht jedoch auch die Zu- und Abnahme des magnetischen Flußes $ in dem Eisenkern 26 schneller vor sich, so daß damit auch die Scheitelwerte der Spannungshalbwellen in den Wicklungsteiler 30,31 erhöht werden. Beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl wird schließlich die Spannungshalbwelle +U1 des Wicklungsteiles 30' den Schwellwert der Steuerstrecke G-K überschreiten und die Funktion des den Zündzeitpunkt bestimmenden Steuerimpulses übernehmen. Die später auftretende Spannungshalbwelle +U2 kann nämlich in diesem Fall keinen Steuereinfiu3 mehr ausüben, weil der Zündvorgang bereits durch die Spannungshalbwelle +U1 eingeleitet worden ist.

Der an der Steuerelektrode G des elektronischen Schalters 16 wirksam werdende Steuerimpuls hat zur Folge, daß die Schalt-

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strecke A-K leitend wird, wodurch sich der Zündkondensator 17 über die Primärwicklung 12 der Zündspule 11 entladen kann. Dabei wird in der Sekundärwicklung 13 ein Hochspannungsstoß induziert, der an der Zündkerze 14 einen elektrischen Überschlag (Zündfunke) hervorruft. Dieser elektrische Überschlag entflammt dann das vom Kolben im Zylinder der Brennkraftmaschine komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch. Diese Entflammung wird bis zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine durch die Steuerhalbwelle +U2 des Wicklungsteiles 31 dann ausgelöst, wenn sich der Kolben im Zylinder in bzw. kurz vor der oberen Totpunktlage befindet. Nachdem die Brennkraftmaschine diese Drehzahl erreicht bzw. überschritten hat, sorgt die Spannungshalbwelle +U1 des Wicklungsteiles 30 dafür, daß sich jetzt bei der Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches der Kolben in einem größeren Abstand vor der oberen Totpunktlage befindet.

Das Maß der Zündzeitpunktverstellung läßt sich durch die Bemessung, die Lage sowie den Aufbau des Magnet syst ems 21 bzw. des zur Steuerwicklung 27 gehörenden Eisenkernes 26 bestimmen.

Es kann selbstverständlich der in der Sekundärwicklung 13 der Zündspule 11 erzeugte Hochspannungsstoß mit Hilfe eines nicht dargestellten Zündverteilers auch den Zündkerzen mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt werden, wobei allerdings dafür zu sorgen ist, daß bei einer Umdrehung der Kurbelwelle auch die den vorhandenen Zylindern entsprechende Anzahl an Steuerimpulsen zur Verfügung gestellt wird. Dies läßt sich z.B. in einfacher Weise durch ein nicht dargestelltes, zwischen der Kurbelwelle und dem Magnetsystem vorgesehenes Übersetzungsgetriebe oder durch mehrere, entsprechend der Erfindung ausgebildete und je auf einem Eisenkern sitzende Steuerwicklungen erreichen.

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Desweiteren ist es auch möglich, daß Magnetsystem 21 fest anzuordnen und demgegenüber die Ladewicklung 19 sowie die Steuerwißklung 27 samt den Eisenkernen 20,26 durch die Brennkraftmaschine in Rotation zu versetzen.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Zündzeitpunktverstellung auch bei solchen bekannten Zündeinrichtungen anwendbar, bei denen der Zündkondensator durch eine Gleichstromquelle über einen Gleichspannungswandler aufgeladen wird oder bei denen im Zündzeitpunkt der Stromkreis der Primärwicklung der Zündspule unterbrochen wird und zwar durch einen den elektronischen Schalter bildenden Transistor, dem vorzugsweise ein monostabiler Multivibrator vorgeschaltet ist.

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Claims

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Ansprüche

.;Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule, deren Sekundärwicklung mit wenigstens einer Zündkerze Verbindung hat und deren Primärwicklung mit einer zu einem elektronischen Schalter gehörenden Schaltstrecke in Reihe liegt, wobei diese Schaltstrecke durch einen den Zündzeitpunkt bestimmenden, einer Steuerwicklung entnehmbaren Steuerimpuls umschaltbar ist, der durch Relativbewegung der auf einem Eisenkern sitzenden Steuerwicklung und einen liagentsystem erzeugt und über eine Steuerstrecke des elektronischen. Schalters geführt wird, die sich zwischen einer zu ihm gehörenden Steuerelektrode und einer zu seiner Schalt strecke gehörenden Bezugselektrode befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung (27) aus zwei elektrisch ungleichwertigen Wicklungsteilen (30,31) besteht, die an einem Wicklungsende einen gemeinsamen, an der Bezugselektrode (E) angeschlossenen Verbindungspunkt (32) haben, die ferner ausgehend von diesem Verbindungspunkt (32) in entgegengesetzten Sinn auf den Eisenkern (26) gewickelt sind und die schließlich an ihrem anderen Wicklungsende,vorzugsweise je über eine Steuerimpulse durchlassende Diode (33 bzw. 34·), mit der Steuerelektrode (G) in Verbindung stehen, wobei von den in den Wicklungsteilen (30,31) induzierten, hinsichtlich der Polarität für die Umschaltung des elektronischen Schalters (16)

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geeigneten Spannungshalbwellen (+U1, +U2) die vorausgehende Spannungshalbwelle (+U1) des einen Wicklungsteiles (30) den niedrigeren. Scheiteiwert hat und erst nach dem Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine als Steuerimpuls Verwendung findet, wogegen die nachfolgende Spannungshalbwelle C+U2) des anderen Wicklungsteiles (31) bis zum Erreichen dieser Drehzahl als Steuerimpuls ausgenutzt ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (30,31) infolge verschiedener Windungszahlen elektrisch ungleichwertig sind.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (30,31) durch entsprechende Wahl von Leitermaterial verschiedener Leitfähigkeit elektrisch ungleichwertig sind.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (30,31) infolge verschiedener Leiterquerschnitte elektrisch ungleichwertig sind.
5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (30,31) infolge wenigstens eines zugeschalteten Widerstandes (33'i33") elektrisch ungleichwertig sind. - 12 -

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6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (30*31) gemeinsam über eine Zenerdiode (35) mit der Steuerelektrode (G) Verbindung haben.

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