DE2314558A1

DE2314558A1 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2314558A1
Application number: DE19732314558
Authority: DE
Inventors: Heribert Allwang; Georg Haubner; Walter Hofer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1974-10-03
Also published as: CA1004293A; IT1009354B; US3861373A; JPS49127037A

Description

IH. 3.1973 Ws/Kf

Anlage zur

Patent- φά&

anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator, dessen Ladeanker über mindestens eine Diode einen Zündkondensator auflädt, welcher im Zündzeitpunkt durch ein elektronisches Schaltelement über die Primärwicklung eines Zündtransformator entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit einer Zündkerze verbunden ist, wobei die Steuerstrecke des elektronischen Schaltelementes mit einer auf dem Ladeanker angeordneten Steuerwicklung verbunden ist, deren Steuerspannung in Bezug auf die Ladespannung des Ladeankers in Gegenphase liegt.

Es ist bekannt, zur Erzeugung eines Zündfunkens an der Zündkerze einer Kondensator-Zündanlage zunächst den Zündkondensator durch eine positive Spannungshalbwelle in der Ladewicklung des Ladeankers aufzuladen und ihm während der nachfolgenden, negativen Halbwelle über den Zündtransformator zu entladen. Dies geschieht mit der positiven Span-

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_ ρ —

nungshalbwelle der ebenfalls auf dem Ladeanker angeordneten Steuerwicklung, die zur Ladewicklung in Gegenphase geschaltet ist. Durch die Steuerspannung wird vorzugsweise ein als elektronisches Schaltelement im Entladestromkreis des Zündkondensators verwendeter Thyristor in den stromleitenden Zustand umgeschaltet.

Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine die Lädewicklung des Ladeankers stark belastet ist, da die Aufladung des Kondensators mit ansteigender Drehzahl kurzzeitiger erfolgen muß. Diese Belastung führt zu einer Ankerrückwirkμng, die eine vollständige Aufladung des Zündkondensators im oberen Drehzahlbereich verhindert und die ferner die Spannung in der Steuerwicklung beeinflußt. Die positive Spannungshalbwelle der Steuerwicklung wird daher bei zunehmender Drehzahl durch die von der Ladewicklung verursachte Gegendurchflutung zurückgedrängt. Dies führt im oberen Drehζahlbereich der Brennkraftmaschine zu einer starken Spätverstellung des Zündzeitpunktes, der den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verringert. Außerdem wird durch die unvollständige Aufladung des Zündkondensators die Zündspannung verringert, und somit die Drehzahl der Brennkraftmaschine gedrosselt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Zündanlage dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine möglichst gleichbleibende Zündspannung liefert und daß bei zunehmender Drehzahl der Zündzeitpunkt in Richtung Frühzündung verstellt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Ladeanker zwei durch Dioden elektrisch voneinander entkoppelte Ladewick-

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lungen unterschiedlicher Windungszahl aufweist, die jeweils auf verschiedene Eisenkernschenkel angeordnet sind, von denen einer zusätzlich die Steuerwicklung trägt.

Die beiden Ladewicklungen sind sowohl aufeinander als auch auf den Zündkondensator derart abgestimmt, daß die Ladewicklung mit der größeren v.'indüngszahl den Zündkondensator im unteren Dreh ζ ahlbe reich auflädt und daß die Ladexiicklung mit der kleineren Windungszahl diesen im oberen Drehzahlbereich auflädt. Durch diese optimale Aufladung des Zündkondensators tritt in dem Eisenkernschenkel, der die Steuerwicklung trägt, keine die positive Halbwelle der Steuerspannung nachteilig beeinflussende Gegendurchflutung auf, Vielmehr wird bei zunehmender Drehzahl der Spannungsanstieg in der Steuerwicklung steller, was zu einer Prühverr3 te llung des Zündzeitpunktes führt.

Einzelheiten der Erfindung sind an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kondensatorzündanlage mit einem Magnetgenerator zur Erzeugung der Lade- und Steuerspannung, Fig. 2 einen Ladeanker mit einem U-förmig ausgebildeten Eisenkern und

Fig. 3 zeigt ein Polrad des Magnetgenerators und einen darin angeordneten Sehnen-Ladeanker mit zwei Eisenkernschenkeln.

In Fig. 1 ist der Schaltungsaufbau einer Kondensatorzündanlage für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine gezeigt. Sie wird von einem mit 10 bezeichneten Magnetgenerator versorgt. Er besteht aus einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Polrad 11 und einem feststehenden Anker 12, der zwei Eisenkernschenkel 13 und 14 aufweist, die je eine Ladewicklung 15 und 16 tragen. Die

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Ladewicklungen 15 und 16 haben unterschiedliche Windungszahlen. Das eine Ende 15a der' Ladewicklung 15 niit der größeren Windungszahl ist mit einer Diode 17 anodenseitig verbunden. Das eine Ende 16a der Ladewicklung 16 mit der kleineren Windungszahl ist mit einer weiteren Diode 18 anodenseitig verbunden. Beide Dioden 17 und 18 sind kathodenseitig an eine Versorgungsleitung 19 angeschlossenn, die mit einem Zündkondensator 20 verbunden ist. Der Zündkondensator 20 ist mit der Primärwicklung 21a eines Zündtransformators 21 in Reihe geschaltet, dessen Sekundärwicklung 21b einerseits mit der Primärwicklung 21a und andererseits über ein Zündkabel 22 mit einer Zündkerze 23 verbunden ist. Der freie Anschluß des Zündtransformators 21 liegt gemeinsam mit der Masseelektrode der Zündkerze 23 und. dem. anderen Ende 15b und l6b der Ladewicklungen 15 und 16 auf Masse. Eine Diode 28 liegt parallel zur Primärwicklung 21a und kathodenseitig auf Masse. Parallel zum Kondensator 20 und Zündtransformator 21 liegt ein Thyristor 24, der zur Entladung des Zündkondensators 20 im Zündzeitpunkt in den stromleitenden Zustand umgeschaltet wird.

Zu diesem Zweck ist auf dem Eisenkernschenkel 14, der die Ladewicklung 16 mit der kleineren Windungszahl trägt ₃ eine Steuerwicklung 25 angeordnet, deren eines Ende 25b" gemeinsam mit je einem Ende der beiden Ladetvicfclungen 15 und 16 auf Masse liegt. Das freie Ende 25a der Steuervficklung 25 ist über eine Diode 26 mit der Steuerelektrode 24a des Thyristors 2¹J verbunden. Ein Widerstand 27 überbrückt die aus Steuerelektrode 24a und Kathode des Thyristors 24 gebildete Steuerstrecke. . .

Die Wirkungsweise dieser Zündanlage ist derart, daß beim Andrehen der Brennkraftmaschine das Polrad 11 von dieser in Pfeilrichtung gedreht und dadurch in den Ladewick-

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lungen 15 und 16 eine Wechselspannung induziert wird. Die negativen Halbwellen dieser Wechselspannungen werden von den Dioden 17 und 18 jeweils gesperrt. Die positiven Halbwellen gelangen jedoch über diese Dioden 17 und 18 in den Zündkondensator 20, wobei der Ladestromkreis über die Primärwicklung 21a des Zündtransformators 21 und über die Masseverbindung des Zündtransformators 21 mit den Ladewicklungen

15 und 16 geschlossen wird. Im unteren Drehzahlbereich steigt die in der Ladewicklung 15 induzierte Spannung stark an, so daß diese die Ladung des Zündkondensators 20 nahezu vollständig übernimmt. Im oberen Drehzahlbereich nimmt dagegen die Spannung in dieser Ladewicklung 15 infolge einer Gegendurchflutung ab und die Ladung des Zündkondensators 20 wird nunmehr von der Ladewicklung 16 mit der kleineren Windungszahl übernommen, da dort die Gegendurch~ flutung wesentlich geringer ist. Die Ladewieklungen 15 und

16 sind derart auf den Zündkondensator 20 abgestimmt, daß auch im oberen Drehzahlbereich die positive Spannungshalbwelle nicht vollständig zur Aufladung des Zündkondensators 20 benötigt wird. Der Ladestrom und somit die Gegendurchflutung in den Wicklungen 15 und 14 wird folglich nach erfolgter Aufladung des Zündkondensators 20 zu Null, so daß die folgende, unbelastete negative Spannungshalbwelle ohne zeitliche Verzögerung auftritt.

Da die Steuerwicklung 25 zur Ladewicklung 16 in Gegenphase liegt, wird während der negativen Halbwelle in der Ladewicklung 16 eine positive Spannungshalbv/elle in der Steuerwicklung 25 induziert, die über die Diode 26 auf die Steuerelektrode 24a des Thyristors gelangt. Da der Thyristor 24 einen bestimmten Ansprechwert hat, wird er in den stromleitenden Zustand umgeschaltet, sobald die Steuerspannung an der Steuerelektrode 24a diesen Anspreehwert erreicht

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bzw. überschreitet, über einen aus dem Thyristor 24 und der Primärwicklung 21a gebildeten Entladestromkreis wird nun der Zündkondensator 20 plötzlich entladen. Die dadurch in der Primärwicklung 21a auftretende starke Stromänderung bewirkt die Erzeugung einer Hochspannung in der Sekundärwicklung 21b des Zündtransformators 21 und diese erzeugt an der Zündkerze 23 einen Zündfunken. Der Lade- und der anschließende Entladevorgang wiederholt sich am Zündkondensator 20 mit jeder halben Umdrehung des vierpoligen Polrades 11. Da der Spannungsanstieg der praktisch im Leerlauf arbeitenden Steuerwicklung 25 mit zunehmender Drehzahl steiler wird, wird auch der Ansprechwert des Thyristors 24 zunehmend früher überschritten und dementsprechend wird der Entladevorgang am Zündkondensator 20 und somit die Zündung, der Brennkraftmaschine mit zunehmender Drehzahl in Richtung Frühzündung verstellt.

Figur 2 zeigt einen Magnetgenerator 30 mit nur einem am Umfang einer als Polrad dienenden Schwungscheibe 31 eingelassenen Dauermagneten 32, an dessen Stirnseiten zwei Polschuhe 33 und 34 angeordnet sind. Die Schwungscheibe 31 ist ir.it der-Antriebswelle der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gekuppelt. Der Dauermagnet 32 wirkt mit einem am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigten Anker 35 zusammen, der einen U-förmigen Eisenkern 36 hat. Dieser Eisenkern 36 ist mit zwei unterschiedlich breiten Schenkeln 37 und 38 zur Aufnahme der beiden Ladewicklungen 15x und I6x und der Steuerwicklung 25x einer Zündanlage nach Fig. 1 versehen. Dabei ist die Steuerwicklung 25x zusammen mit der die größere Windungszahl aufweisenden Ladewicklungen 15 auf den Eisenkernschenkel 37 mit dem größeren Querschnitt angeordnet. Die Ladewicklung lox mit der kleineren Windungszahl befindet sich auf dem Eisenkernschenkel 33 mit dem kleineren Querschnitt. Während die drei Wicklungen mit ihrem einen Ende am Eisenkern 36 kontaktiert sind und somit auf

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Masse liegen, sind sie mit ihrem anderen Ende als Anschlußklemmen 15a, 16a und 25a an eine Zündanlage gemäß Fig. 1 anzuschließen.

Die Wirkungsweise .einer mit einem solchen Magnetgenerator 30 betriebenen Zündanlage entspricht im wesentlichen der zu Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise. Durch die unterschiedlichen Querschnitte der beiden Eisenkernschenkel 37 und 38 tritt eine relativ große Streuung des vom Dauermagneten 32 erzeugten Magnetflusses "auf, sobald er mit seinen Polschuhen 33 und 34 unter den Enden der Eisenkernschenkeln 37 und 38 hindurchbewegt wird. Dadurch sind die Laäewicklungen 15x und l6x voneinander weitgehend entkoppelt, so daß eine Gegendurchflutung in einer der Ladewicklungen keinen nachteiligen Einfluß auf die induzierte Spannung in der anderen Ladewicklung ausüben kann.

,Da auch bei diesem Magnetgenerator 30 die Steuerwicklung 25x zur Ladewicklung 15x in'Gegenphase geschaltet ist, vilrd beim Betrieb der Brennkraftmaschine zunächst der Zündkondensator durch eine der beiden Ladewicklungen 15x oder l6x aufgeladen und im Zündzeitpunkt durch die positive Spannungshalbwelle in der Steuerwicklung 25x durch Umschaltung des Thyristors 2 M entladen. Die Auf- und Entladung des Zündtransformators 20 und die dadurch bewirkte Zündung an der Zündkerze 23 der Brennkraftmaschine erfolgt bei einem Magnetgenerator nach Fig.2 nur einmal bei jeder vollen Umdrehung der Schwungscheibe 30.

Der in Fig. 1 symbolisch dargestellte Magnetgenerator,10 kann ein Schwungrad-Magnetgenerator sein, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Das topfförmige Schwungrad MO dient als Polrad» Es ist mit einem Ausbruch versehen, der den Blick auf den im Schwungrad angeordneten Ladeanker 12a freigibt. Am Umfang des Schwungrades k0 sind vier segmentförmige Dauermagnete 4l abwechselnder Polarität gleichmäßig verteilt angeordnet. Sie tragen

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auf ihrer Innenseite jeweils einen Polschuh 42. Innerhalb des von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Schwungrades HO ist der Ladeanker 12a als Sehnenanker ausgebildet, dessen Wicklungen auf zwei voneinander magnetisch getrennten Eisenkernschenkeln 13 und 14 angeordnet sind. Beide Eisenkernschenkel 13 und 14 liegen magnetisch parallel, indem sie übereinander angeordnet und durch magnetisch unwirksame Distanzstifte 43 auf einer Ankerplatte 44 befestigt sind. Der untere Eisenkernschenkel. 14 hat einen kleineren Querschnitt als der darüber angeordnete Eisenkernschenkel 13. Eine gute Raumausnutzung ergibt sich, wenn die Steuerwicklung 25 gemeinsam mit der die kleinere Windungszahl auf v/eisenden Ladewicklung 16 auf den einen Eisenkernschenkel 14 und die Ladewicklung 15 mit der .größeren Windungszahl auf den anderen Eisenkernschenkel 13 angeordnet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es zum Beispiel auch möglich, die beiden Eisenkernschenkeln nicht wie in Pig. 3 magnetisch parallel, sondern gegeneinander um 90° oder um l80 versetzt anzuordnen. Erfindungswesentlich ist dabei, daß die beiden Ladewicklungen unterschiedliche Windungszahlen aufweisen und daß die Steuerwicklung gemeinsam mit einer der Ladewicklungen auf einen Eisenkernschenkel angeordnet, jedoch zu dieser in Gegenphase geschaltet ist.

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Claims

23U558 Ansprüche

1.) Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator, dessen Ladeanker über mindestens eine Diode einen Zündkondensator auflädt, welcher im Zündzeitpunkt durch ein elektronisches Schaltelement über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit einer Zündkerze verbunden ist, wobei die Steuerstrecke des elektronischen Schaltelementes mit einer auf dem Ladeanker angeordneten Steuerwicklung verbunden ist, deren Steuerspannung in Bezug auf die Ladespannung des Ladeankers in Gegenphase liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeanker (12) zwei durch Dioden (IT, l8) elektrisch voneinander entkoppelte Ladewicklungen (15> l6) unterschiedlicher Windungszahl aufweist, die jeweils auf verschiedene Eisenkernschenkel (13, 14) angeordnet sind, von denen einer zusätzlich die Steuerwicklung (25) trägt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Eisenkernschenkel (37, 38) des Ladeankers (35) einen unterschiedlichen Querschnitt haben, wobei die Steuerwicklung (25x) zusammen mit einer Ladewicklung (15x) auf dem Eisenkernschenkel (37) mit dem größeren Querschnitt angeordnet ist.

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3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeanker (35) einen U-förmigen Eisenkern (36) mit zwei unterschiedlich breiten Schenkeln (37> 38) zur Aufnahme der beiden.Ladewicklungen (15x, l6x) und der Steuerwicklung (25x) aufweist.

k. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeanker (12) innerhalb eines umlaufenden Polrados (40) als Sehnenanker angeordnet ist, dessen Wicklungen (15j l6, 25) sich auf zwei voneinander magnetisch getrennten Eisenkerns ehe rike In (13₃ I¹O befinden.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eisenkernschenkel (13» 1*0 magnetisch parallel übereinander angeordnet sind.

6. Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung (25) auf den Eisenkernschenkel (1*1) angeordnet ist, der die Ladewicklung (16) mit der kleineren Windungszahl trägt.

7. Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende (25b) der Steuerwicklung (25) gemeinsam mit je einem Ende (15b, l6b) der beiden Ladewicklungen (15, 16) auf Masse liegt.

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