DE2026028C3 - Kondensator-Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Der Hauptkreis derzeit verwendeter Kondensator-Zündvorrichtungen besitzt bereits eine konstante Form. Er besteht im wesentlichen aus einem aus einer besonderen Quelle geladenen Speicherkondensator, der sich über ein geeignetes Schaltelement in die Primärwicklung der Zündspule entlädt. Als Schaltelement zur Steuerung der Ladung des Speicherkondensators wird meistens ein gesteuerter Halbleitergleichrichter verwendet, an dessen Steuerelektrode Impulse geleitet werden, die von der Motordrehzahl derart abhängig sind, daß die Zündung stets im richtigen Augenblick erfolgt. Der erzielte Wert der Spannung und Energie des Funkens, insbesondere bei höchster Motorgeschwindigkeit, bei der die Funken in schneller Folge aufeinanderfolgen, hängt vor allem von der Art der Steuerung des Schalteleinentes ab. Es ist insbesondere wichtig, daß sich das Schaltelement nach Entladung des Speicherkondensators so bald wie möglich sperrt, d. h. daß zwischen den einzelnen Entladungen genügend Zeit für eine möglichst vollkommene neue Ladung des Speicherkondensators verbleibt.

Im einzelnen ist eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotoren bekannt (CH-PS 4 78 341), bei der eine ab Steuerkreis für einen Hauptthyristor dienende Sperreinrichtung neben einem Hilfsthyristor und einer Zenerdiode zahlreiche Bauelemente enthält. Diese Sperreinrichtung ist nicht direkt von der Batterie gespeist, wobei ein Stromimpuls für einen Hauptsteuerthyristor beim Aufladen des Steuerkondensators entsteht und nach der Aufladung kein größerer Aufladestrom mehr fließt.
Weiterhin ist eine Zündvorrichtung bekannt (CH-PS 4 48 614), bei der ein Impulsübertrager den Entladezw <iig vom Hauptsteuertransistor trennt, der als Präzisionstransistor ausgelegt und somit gegen Veränderungen der Betriebsparameter, wie beispielsweise der Temperatur, sehr empfindlich ist Durch den Impulsübertrager sind zahlreiche Bauelemente erforderlich, so daß auch diese Vorrichtung kompliziert aufgebaut ist. Es ist auch bekannt, bei der beschriebenen Zündvorrichtung Transistoren vorzusehen (DTPS 15 39I91). die gegenüber Thyristoren jedoch den Nachteil aufwei sen, daß sie sich nicht sprunghaft wie diese, sondern im allgemeinen stufenweise öffnen. Schließlich ist noch eine weitere Zündvorrichtung bekannt (DT-OS 15 39 168), die jedoch ebenfalls zahlreiche Bauelemente aufweist.

Die bekannten Kondensator-Zündvorrichtungen haben den Nachteil, daß zur Erzielung einer genügenden Ladung des Speicherkondensators komplizierte Schaltkreise verwendet werden, die oft aus einigen Halbleiter- und anderen Bauelementen bestehen, was aber kostspielig ist. Andererseits erscheint bei einer einfacheren Gestaltung des Steuerkreises ein merklicher Abfall der Spannung und Energie des Zündfunkens.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kondensator-Zündvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine verläßliche Funktion der Kondensator-Zündung auch bei der höchsten erforderlichen Funkenanzahl unter Anwendung eines einzigen gesteuerten Halbleitergleichrichters im Steuerkreis sichert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Kondensator-Zündvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen einfacher mit weniger Bauelementen aufgebaut ist und auch bei höchsten Funkenzahlen einen sicheren Betrieb ermöglicht.

Die Erfindung soll nun mit Hilfe der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erklärt werden, es zeigt

F i g. 1 eine Kennlinie, die angibt, wie der Strom von der Spannung des gesteuerten Halbleitergleichrichters abhängt, der für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, F i g. 2 die Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels der Kondensator-Zündvorrichtung, in deren Steuerkreis ein Photothyristor angewendet wird,

Fig.3 eine ähnliche Schaltungsanordnung, in deren Steuerkreis jedoch ein durch elektrische Impulse gesteuerter Thyristor angewendet wird. Im oberen Teil a

der Figur ist eine Alternative der Schaltung des gesteuerten Hilfsgleichrichters und in der unteren Hälfte fceine zweite Alternative angedeutet, wobei die im Teil b angedeuteten Bestandteile in der zweiten Alternative alle innerhalb des gestrichelten Rechtecks im unteren Teil a der Figur angedeuteter. Bestandteile ersetzen und

Fig.4 eine analoge Schaltungsanordnung der Kondensator-Zündvorrichtung, bei welcher der Steuerkreis über eine Diode aus einer selbständigen Wandlerwicklung gespeist wird. Weiter ist im Kreis der Steuerelektrode des gesteuerten Hilfsgleichrichters eine der möglichen Änderungen in der Schaltung des Widerstandes angedeutet, und schließlich ist der in F i g. 3 geschaltete Hilfskondensator zwischen der Anode und Kathode des gesteuerten Hilfsgleichrichters ausgelassen.

Im Diagramm gemäß F i g. 1 sind Koordinatenachsen dargestellt, wobei auf der Abszissenachse die Grö-Be der Spannung Ua aufgetragen ist, die der Elektrode des gesteuerten Hilfsgleichrichters zugeführt wird, weleher schematisch links oben in der Figur angedeutet ist. Auf der Ordinatenachse ist der Hauptstrom h aufgetragen, der bei entsprechender Spannung Ua durch den Gleichrichter strömt. Im Gleichrichterdiagramm ist auch die Steuerelektrode dargestellt, die ähnlich wirkt, ob es sich nun um einen durch Lichtimpulse gesteuerten Photothyristor oder um einen durch elektrische Impulse gesteuerten Thyristor handelt.

Im Diagramm ist im positiven Teil der Ordinatenachse der Wert des Haltestroms Ih des gesteuerten Hilfsgleichrichterelements dargestellt. Aus der Kennlinie folgt, daß, sofern auf dieses Element (im Falle eines Photothyristors) kein Lichtsignal auffällt oder sofern der Steuerelektrode (im Falle eines normalen Thyristors) kein elektrisches Steuersignal zugeführt wird, der gesteuerte Hilfsgleichrichter stets dann in den nicht leitenden Zustand zurückkehrt, wenn dessen Hauptstrom Ia unter den Wert In fällt. Mit anderen Worten, falls der Hauptstrom des gesteue.-ten Hilfsgleichrichters derart eingestellt ist, daß er den Wert Ih nicht überschreitet, so ist dieses Element nur dann geöffnet, wenn ihm das entsprechende Signal zugeführt wird. Diese Eigenschaft des gesteuerten Hilfsgleichrichters wird mit Vorteil für die Steuerung des Zündaugenblickes der erfindungsgemaßen Kondensator-Zündverrichtung verwendet.

Im Schaltdiagramm der F i g. 2 sind dargestellt: ein Kondensator 1 des Steuerkreises, ein Photothyristor 2 des Steuerkreises, eine Zenerdiodc 3 und ein Widerstand 4 im Kreis der Steuerelektrode des Photothyristors 2. We'.ter zeigt das Schaltdiagramm Widerstände 5 und 17 im Steuerkreis mit dem Photothyristor 2, einen Verteiler 8, eine Funkenstrecke bzw. eine Zündkerze 9, eine Rotationsblende 6 und eine Lichtquelle 7. Im Zündkreis befindet sich ein Speicherkondensator 11, eine Zündspule 12, ein Gleichrichter 13 im Ausgang des Wandlers 14, Kontakte 15 eines Schaltkasten und eine Speicherbatterie 16.

Zwischen der Steuerelektrode des Thyristors 10 und der Zündspule 12 ist ein Widerstand 18 geschaltet, der, wie festgestellt wurde, die Funktion des Thyristors 10 optimiert.

Die im Schaltbild der F i g. 2 dargestellte Vorrichtung wirkt auf folgende Art:

Der im Steuerkreis eingebaute Kondensator 1 wird über den Widerstand 17 und die Koniakte 15 des Schaltkastens aus der Speicherbatterie 16 aufgeladen. Der obere Spannungspegel des Kondensators 1 ist durch die Zenerspannung der Diode 3 gegeben, welche in manchen weniger anspruchsvollen Fällen ausgelassen werden kann. Im Augenblick, in dem sich der Photothyristor 2 bei entsprechender Lage der Blende 6 öffnet, entlädt sich der Kondensator 1 über den Widerstand 5 in den Kreis der Steuerelektrode des Thyristors 10 des Zündkreises, der sich durch Wirkung des Entladestroms des Kondensators 1 öffnet. Über den geöffneten Thyristor 10 des Zündkreises entlädt sich der Speicherkondensator 11 in die Primärwicklung der Zündspule 12, und dadurch entsteht die Zündung an der entsprechenden Zündkerze 9 gemäß der Drehlage des Arms des Verteilers 8. Der Gesamtwiderstand des Steuerkreises, in dem der Widerstand 17, der Photothyristor 2 und der Widerstand 5 in Reihe geschaltet sind, ist derart gewählt, daß nach Beendigung der Entladung des Kondensators 1 in den Kreis der Steuerelektrode des Thyristors 10 kein größerer Strom durch diesen Kreis fließen kann, als dem Wert des Haltestroms Ih des Photothyristors 2 entspricht. Daraus folgt, daß nach Beendigung der Entladung des Kondensators 1 und nach Abklingen des Steuerimpulses, in diesem Fall eines Lichtimpulses, der Photothyristor 2 sofort geschlossen und der Kondensator 1 aufs Neue aufgeladen wird. Die Licht-Steuerimpulse zum öffnen des Photothyristors 2 kommen aus der Lichtquelle 7 über die sich drehende Blende 6, die mit Ausschnitten 106a versehen und auf die Welle des Verteilers 8 aufgesetzt ist.

Die Wirkungsweise des Zündkreises ist ansonsten bekannt. Der Speicherkondensator 11 wird über den Gleichrichter 13 aus dem Wandler 14 auf eine Spannung von etwa 300 V aufgeladen, wobei der Emgang des Wandlers über die Kontakte 15 an die Speicherbatterie 16 angeschlossen ist.

Das Schaltbild in Fig. 3a und 3b zeigt einen Thyristor 102 des Steuerkreises mit einem Schutzkondensator 103 und weiter die Wicklung des Ankers 106 eines Impulsgenerators 107 und eine Diode 206 (vgl. F i g. 3a), die eventuell eine Zenerdiode sein kann, oder eine Diode 306 (vgl. F i g. 3b).

Der Zündaugenblick der Kondensatorzündung im Kreis gemäß F i g. 3 wird in ähnlicher Weise gesteuert, wie im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß im Steuerkreis gemäß F i g. 3 ein Thyristor 102 verwendet wird, der durch elektrische, in der Wicklung des Ankers 106 des Generators 107 bei Drehung von dessen Welle, die mit dem Verteiler 8 verbunden ist, entstehende Impulse gesteuert wird. Die Diode 206 (vgl. F i g. 3a), die auch eine Zenerdiode sein kann, bzw. die Diode 306 (vgl. F i g. 3b), sichert, daß der an die Steuerelektrode des Thyristors 102 aus dem Anker 106 gelangende Impuls stets die richtige Polarität besitzt. Der Kondensator 103 trägt dazu bei, daß der Thyristor 102 schneller geschlossen wird. Ebenso wie im Falle der F i g. 2 wird der Gesamtwiderstand des Steuerkreises gemäß F i g. 3, in der der Widerstand 17, der Thyristor 102 mit dem Parallelkondensator 103 und der Widerstand 5 in Reihe geschaltet sind, derart bestimmt, daß nach Beendigung der Entladung des Kondensators 1 in den Kreis der Steuerelektrode des Thyristors 10 durch diesen Zweig kein größerer Strom fließen kann, als dem Wert des Haltestroms Ih des Thyristors 102 entspricht. Daraus folgt wiederum, daß nach Beendigung der Entladung aus dem Kondensator 1 und nach Abklingen des Steuerimpulses aus der Wicklung 106 des Generators 107 der Thyristor 102 sofort geschlossen und der Kondensator 1 aufs Neue aufgeladen wird. Im Vergleich mit

der Funktion des Steuerkreises gemäß F i g. 2 besteht bei der Funktion des Steuerkreises gemäß F i g. 3 kein Unterschied, und die einzelnen Bestandteile des Steuerkreises gemäß F i g. 3 besitzen die gleiche Funktion, wie die gleich bezeichneten Bestandteile des Steuerkreises gemäß F i g. 2.

Das Schaltbild in Fig.4a und 4b zeigt aus dem Schaltbild in F i g. 3 den Thyristor 102 des Steuerkreises ohne Schutzkondensator und den im Kreis der Steuerleketrode des Thyristors 102 in Reihe geschalteten Widerstand 4, der hier parallel zur Diode 206 (bzw. 306) liegt. Der Eingang des Steuerkreises ist über eine Diode 20 mit einem Filterkondensator 21 an die selbständige Wicklung 19 des Wandlers 14 angeschlossen. Die übrigen Bestandteile des Steuerkreises entsprechen den gleich bezeichneten Bestandteilen aus F i g. 3.

Die Wirkungsweise des Steuerkreises gemäß dem Schaltbild in F i g. 4 gleicht der Wirkungsweise des Steuerkreises gemäß dem Schaltbild in Fig.3. Der kleine Unterschied in der Schaltung des Widerstandes 4 im Kreis der Steuerelektrode des Thyristors 102 kann sich unter gewissen Bedingungen günstig im Zusammenhang mit den eigentlichen Kennlinien des im Steuerkreis verwendeten Thyristors äußern. Die Speisung des Steuerkreises aus einer selbständigen Wicklung 19 des Wandlers 14 stellt eine der Möglichkeiten der Speisung des Steuerkreises dar. Der Kondensator 21 mäßigt die Pulsierung des einwegig gleichgerichteten Stroms durch die Diode 20.

Die Steuerkreise gemäß F i g. 2 bis 4, die alle den gleichen Grundgedanken für die Art der Steuerung im Zündaugenblick der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündvorrichtung anwenden, erschöpfen allerdings nicht alle Abwandlungen, bei denen der Grundgedanke der beschriebenen Erfindung ausgenutzt werden kann. Es ist z. B, möglich, den Steuerkreis auch aus einem Spannungsteiler zu speisen, der parallel zum Eingang des Wandlers 14 oder parallel zum Ausgang des Wandlers 14 hinter dem Gleichrichter 13 geschaltet ist, oder es kann dieser Spannungsteiler durch einen geeigneten Vorschaltwiderstand ersetzt werden. Ebenso kann auch der Steuerkreis über einen selbständigen Gleichrichter gespeist werden, der aus einer Anzapfung oder einer selbständigen Wicklung des Wandlers 14 gespeist v. ird. Es bestehen allerdings auch andere Möglichkeiten dieser Art.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kondensator-Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einem einen Speicherkondensator und einen gesteuerten Gleichrichter aufweisenden Zündkreis und mit einem an die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters angeschlossenen Steuerkreis, der einen mit ;,inem Anschluß an Masse liegenden Steuerkondensator, einen gesteuerten Hilfsgleichrichter, einen ersten und einen zweiten Reihenwiderstand enthält und aus einem Auflade- und einem Entladezweig für den Steuerkondensator gebildet wird, wobei Zündkreis und Steuerkreis aus einer gemeinsamen Stromquelle gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladezweig lediglich aus dem ersten Reihenwiderstand (17) besteht, der zwischen Stromquelle und dem anderen Anschluß des Steuerkondensators (1) liegt, daß der Entladezweig lediglich aus dem gesteuerten Hilfsgleichrichter (2, 102) und dem zweiten Reihenwiderstand (5) besteht, wobei der gesteuerte Hilfsgleichrichter (2, 102) mit seiner Anode am anderen Anschluß des Steuerkondensators (1) und mit seiner Kathode über den zweiten Reihenwiderstand an der Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters (10) liegt, und daß die beiden Reihenwiderstände (5, 17) derartige Widerstandswerte aufweisen, daß nach der Entladung des Steuerkondensators (1) über den Entladezweig der durch den gesteuerten Hilfsgleichrichter (2,102) fließende Strom kleiner ist als der Haltestrom (Ih) des gesteuerten Hilfsgleichrichters (2,102).

2. Kondensator-Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Steuerkondensator (1) eine Zenerdiode (3) geschaltet ist.

3. Kondensator-Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Hilfsgleichrichters (2, 102) durch Lichtimpulse erfolgt, die durch Unterbrechung eines von einer Lichtquelle (7) emittierten Lichtstrahls mit Hilfe einer drehbaren, zwischen Lichtquelle (7) und Hilfsgleichrichter (2, 102) angeordneten Blende (6), die regelmäßig verteilte lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche aufweist, erzeugt werden.

4. Kondensator-Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Hilfsgleichrichters (2. 102) durch elektrische Impulse erfolgt, die von einem dynamoelektrischen Impulsgeber (107) erzeugt werden.