DE2455457A1

DE2455457A1 - Zuendvorrichtung fuer verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE2455457A1
Application number: DE19742455457
Authority: DE
Inventors: Roger Habert
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-11-22
Publication date: 1975-05-28
Also published as: ES432011A1; IT1025277B; GB1467286A; NL7415245A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DUCELLIER & CIE

23» rue Alexandre Dumas

F-75 526 Paris Cedex 11

Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore, und zwar insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen sättigbaren Transformator, der einen Kondensator lädt, welcher sich mittels eines Thyristors über die Primärwicklung einer. Hochspannungsspule entlädt.

In bekannten Vorrichtungen wird der sättigbare Transformator konstant von der Fahrzeugbatterie gespeist. Auf diese Weise ergibt sich, daß die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator während der Entladung des betreffenden Kondensators bewirkt wird, woraufhin Fehlzündungen hervorgerufen werden. Diese Fehlzündungen rufen eine Beschädigung der elektronischen Bauelemente der Vorrichtung oder sogar des Transformators hervor.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter-Vermeidung dieser Nachteile einen Weg zu zeigen, wie eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore, und zwar insbesondere für Kraftfahrzeuge, auszubilden ist, um bei relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand betriebssicher zu arbeiten.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Zündvorrichtung für Verbrennungsmotore von Kraftfahrzeugen, umfassend insbesondere einen Zündunterbrecher und einen sättigbaren Transformator, der zumindest einen Kondensator lädt, welcher sich über die Primärwicklung einer Spannungserhöhungsspule mittels eines Thyristors auf die Öffnung des Zündunterbrechers hin entlädt, erfinduhgsgemäß dadurch, daß der Beginn des Stromflusses in dem sättigbaren Transformator und der Beginn der Entladung des Kondensators über die Primärwicklung der Spannungserhöhungsspule gleichzeitig mit der Öffnung des Zündunterbrechers gesteuert sind, derart, daß der Kondensator Vollständig entladen wird, bevor die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator vorgenommen wird.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält in bekannter Weise einen Kondensator 2, der sich über die Primärwicklung 5a einer Spannungäerhöhungsspule 5 entlädt, deren Primärwicklung 5a in der Sekundärwicklung 5b eine Hochspannung in-

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duziert, die - zur Zeit der Öffnung des Zündunterbrechers 1 die Ausbildung eines Zündfunkens an einer Zündkerze 4 ermöglicht .

Die Steuerung der Entladung des Kondensators 2 ist durch den Zustand eines Thyristors 3 festgelegt. Der Zustand des betreffenden Thyristors ist durch eine Einrichtung 14 festgelegt, die durch den Zündunterbrecher 1 gesteuert ist.

Die Ladung des Kondensators 2 erfolgt über einen sättigbaren Transformator 6, der drei Wicklungen 6a, 6b, 6c enthält. Die betreffende Entladung des Kondensators 2 erfolgt dabei über Dioden 9 und 17.

Gemäß der Erfindung wird der sättigbare Transformator 6 durch den Unterbrecher 1 in folgender Weise gesteuert: Die Wicklung 6a ist mit einem Ende am Pluspol der Batterie angeschlossen, und mit ihrem anderen Ende liegt sie über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 8 an Masse. Die Basis des Transistors 8 ist über einen Widerstand 10, der den Basisstrom des Transistors 8 begrenzt und damit die Basis des betreffenden Transistors schützt, mit dem Emitter eines Transistors 7 verbunden, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 8 verbunden ist und dessen Basis über einen Widerstand 13 mit einem Schaltungspunkt A verbunden ist. Die Basis des Transistors .7 ist ferner über einen Widerstand 11, der eine Strombegrenzung bewirkt, mit dem einen Ende der Wicklung 6c verbunden, die mit ihrem anderen Ende an Masse liegt. Ein Widerstand 15 ist der betreffenden Wicklung 6c parallelgeschaltetj er legt das Basispotehtial des Transistors 7 fest, wenn der Unter-

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brecher 1 geöffnet ist. Die Wicklung 6b liegt mit ihrem einen Ende an Masse, und das andere Ende der betreffenden Wicklung ist über die Diode 9 mit dem Kondensator 2 verbunden.

Die betreffende Vorrichtung arbeitet wie folgt. Während der Unterbrecher 1 geschlossen ist, liegt der Punkt bzw. Schaltungspunkt A an Masse. Die Basis des Transistors 7 liegt daher gleichfalls an Masse. Damit ist die betreffende Vorrichtung gesperrt. Durch den sättigbaren Transformator fließt dabei kein Strom, was auch für den Thyristor 3 zutrifft.

Auf das Öffnen des Unterbrechers 1 hin steigt das Potential am Punkt A an. Der Transistor 7 gelangt daraufhin in den entsperrten bzw. leitenden Zustand. Daraufhin fließt ein Strom in der Wicklung 6a des Transformators. Gleichzeitig wird der Thyristor 3 entsperrt bzw. übertragungsfähig gemacht. Der Kondensator 2 entlädt sich daher über die Primärwicklung 5a der Spannungserhohungsspule 5.

Der Stromfluß in der Wicklung 6a ruft eine elektromotorische Kraft in der Wicklung 6c hervor, was zur Folge hat, daß die Transistoren 7 und 8 weiter entsperrt bzw. in den leitenden Zustand überführt werden, und zwar bis zur Sättigung der Vorrichtung. In diesem Augenblick sperren die Transistoren und 8. Die Polaritäten der Spannungen an den Wicklungen 6a, 6b und 6c kehren sich um, und die in der Wicklung 6a gespeicherte Energie wird über die Wicklung 6b und die Diode auf den Kondensator 2 übertragen. Der Kondensator 2 speichert diese Ladung bis zur nächsten Öffnung des Unterbrechers.

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Die Zeitkonstanten, nämlich zum einen der Spannungs- bzw. Stromzuführung zu dem Transformator 6 und zum anderen der Kondensatoranordnung 2 und der Primärwicklung 5a, sind so gewählt, daß die Dauer der Spannungsanlegung bzw. Stromzuführung zu dem Transformator 6 stets länger ist als die Dauer der Entladung des Kondensators 2. Auf diese Weise ist der Thyristor 3 stets im Augenblick der Energieübertragung gesperrt.

Es sei bemerkt, daß der Vorteil, den die gleichzeitige Steuerung des Transistors 3 und der Transistoren 7 und 8 während des Öffnens der Unterbrecherkontakte 1 im Normalbetrieb mit sich bringt, darin besteht, daß ein unregelmäßiges Arbeiten der Vorrichtung durch Leitendsein des Thyristors während der Ladung des Kondensators 2 vermieden ist. .

Sämtliche Elemente sind somit durch den Unterbrecher 1 geschützt, der ein mechanischer Unterbrecher sein kann oder der aus Halbleiterelementen oder aus anderen Einrichtungen aufgebaut sein kann, die dieselbe Funktion gewährleisten.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ermöglicht, insgesamt über eine Spannungsvorderflanke zu verfügen, um die Zündung zu bewirken, und zwar derart, daß diese während einer Zeitspanne anhält, die für die Zündung der Zündkerzen erforderlich ist.

Die Zündvorrichtung enthält, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform bereits beschrieben worden ist, einen sättigbaren Transformator 6A und dessen Steuereinrichtung 19» bestehend aus Transistoren, die durch den Zündunterbrecher 1A gesteuert

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werden. Dieser Zündunterbrecher 1A steuert außerdem über eine Einrichtung 14A den Leitzustand eines Thyristors 3A, einer Diode 9A und eines Widerstands 12A.

Gemäß.der Erfindung lädt der sättigbare Transformator 6A über die Diode 9A zwei Kondensatoren 20 und 24, die in Reihe-liegend mit den Primärwicklungen 23a bzw. 27a zweier Zündspulen 23 bzw. 27 verbunden sind.

Jede Primärwicklung besitzt eine Parallelschaltung, bestehend aus einer Diode und einem Widerstand; das sind in einem Fall die Diode 21 und der Widerstand 22 für die Primärwicklung 23a, und in dem anderen Fall sind dies die Diode und der Widerstand 26 für die. Primärwicklung 27a. Die Anschlüsse sind hier in derselben Weise realisiert wie bei der zuvor genannten Ausführungsform.

Die Sekundärwicklungen 23b und 27b sind in Reihe geschaltet, und ihre freien Enden C bzw. D sind mit den Elektroden einer Zündkerze 4A verbunden.

Eine . geringwertige Diode 28 mit einer Durchbruchsspannung, die über der Leerlaufspannung der Sekundärwicklung 27b liegt, ist den Anschlüssen der Sekundärwicklung 27b der eine hohe Impedanz besitzenden Spule parallelgeschaltet. Diese Diode schließt die betreffende Sekundärwicklung kurz, wenn die Sekundärwicklung 23b der Steuerspule geringer Impedanz in Betrieb ist, und zwar derart, daß der Widerstand der Sekundärwicklung 27b die Leistung der betreffenden Spul« 23 in keiner Weise bedämpft.

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Die betreffende Vorrichtung arbeitet wie folgt. Auf Öffnen des Unterbrechers hin gelangt der sättigbare Transformator 6A bis in die Sättigung, und zwar mittels seiner Steuereinrichtung 19. Gleichzeitig steuert der Thyristor 3A, der durch seine Steuereinrichtung 14A durchlässig gemacht wird, die gleichzeitige Entladung der Kondensatoren 20 und 24 über die Primärwicklungen 23a und 27a der Spulen 23 bzw. 27.

Die Spule 23, die eine geringe Impedanz besitzt, ist die Steuerspule. Die-von ihrer Sekundärwicklung 23b erzielte Wellenfront besitzt einen" sehr steilen Anstieg, dessen Dauer weniger als 10/Us beträgt. Damit bildet sich zwischen den Elektroden der Zündkerze 4A ein Lichtbogen aus, und die Spule 27 besitzt eine beträchtliche Impedanz. Die Diode 28 schließt die Sekundärwicklung 27b kurz, und zwar derart, daß die maximale Leistung der Spule 23 erhalten wird. Die Spule 27 verursacht auf Grund ihrer beträchtlichen Impedanz eine Wellenfront an ihrer Sekundärwicklung 27b, die viel weniger steil ist als die Wellenfront der Steuerspule. Die Dauer der betreffenden Wellenfront ist länger, da sie den Lichtbogen über eine ms-Daier hinweg aufrecht hält. Diese Wellenfront liegt unterhalb der Dauer des Lichtbogens, der durch die Spule 23 hervorgerufen wird, und die Spannung liegt leicht oberhalb der Lichtbogenspannung.

In der betreffenden Vorrichtung ist es sehr vorteilhaft, die, symmetrischen Schaltungskreise zu verwenden, bestehend aus den Kondensatoren 20, 24, den Dioden 21, 25 und den Widerständen 22, 26. Die Realisierung eines einzigen Gehäuses ist leicht.Tatsächlich sind in dem Gehäuse 29 (das durch Strichpunktlinien dargestellt bzw. angedeutet ist) die

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beiden Spulen 23 und 27 und die Diode 28 derart untergebracht, daß lediglich vier Anschlüsse vorgesehen sind, nämlich die Anschlüsse D, C, E und B. Der Anschluß D ist der Hochspannungsanschluß; der Anschluß C ist der Masseanschluß, der Anschluß E ist der Anschluß der Steuerspule 23, und der Anschluß B ist der Anschluß der Spule 27, die den Lichtbogen aufrecht erhält.

Die Tatsache, daß die symmetrischen Schaltungen 20-21-22 und 24-25-26 vorgesehen sind, vermeidet gänzlich Montagefehler und vereinfacht die Kennzeichnung auf dem Behälter 29, da nämlich die symmetrischen Schaltungen an dem Anschluß E bzw. dem Anschluß B angeschlossen sein können, ohne daß die Vorrichtung gestört wird.

also

Durch die Erfindung ist/eine Zündvorrichtung geschaffen, umfassend insbesondere einen sättigbaren Transformator, der die Aufladung eines Kondensators steuert, dessen Entladung über die Primärwicklung einer Spannungserhohungsspule erfolgt. Der betreffende Transformator wird von zwei Transistoren her gesteuert, die auf die Öffnung eines Zündunterbrechers hin entsperrt bzw. in den leitenden Zustand gebracht werden. Dadurch wird der Stromfluß in dem Transformator ermöglicht. Die betreffenden Transistoren werden wieder gesperrt, wenn der Transformatorkreis gesättigt ist. Dadurch wird der Stromfluß durch den Transformator aufgehoben. Ferner wird die Energieübertragung zwischen dem Transformator und dem Kondensator ermöglicht. Der betreffende Kondensator speichert die Energie bis zu einer nachfolgenden Öffnung des Unterbrechers, mit der ein neuer Zyklus beginnt.

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Abschließend sei darauf hingewiesen, daß ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch Modifikationen der Ausführungsformen möglich sind, wie die Verwendung eines anderen Unterbrechers als eines mechanischen Unterbrechers.

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Claims

Patentansprüche

[.1 .,/Zündvorrichtung für V.erbrennungsmotore, insbesondere von Kraftfahrzeugen, enthaltend insbesondere einen Zündunterbrecher und einen sättigbaren Transformator, der zumindest einen Kondensator zu laden gestattet, dessen Entladung über die Primärwicklung einer Spannungserhöhungsspule mittels eines Thyristors auf die Öffnung des Zündunterbrechers hin erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß.die Steuerung des Beginns des Stromflusses in dem sättigbaren Transformator (6; 6A) und die Steuerung des Beginns der Entladung des Kondensators (2; 20, 24) über die Primärwicklung (5a; 23a, 27a) der Spannungserhöhungsspule (5;23,27) gleichzeitig mit Öffnen des Zündunterbrechers (1; 1A) derart bewirkt werden, daß der Kondensator (2; 20, 24) sich vollständig entlädt, bevor die Energieübertragung zwischen dem Transformator (6; 6A) und dem Kondensator (2, 20, 24) erfolgt.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Transformators (6; 6A) durch zwei Transistoren (7, 8) bewirkt wird, die mit ihren Kollektoren miteinander verbunden sind und von denen der Emitter des zu steuernden Eingangstransistors mit der Basis des Ausgangstransistors über einen Strombegrenzungswiderstand (10) verbunden ist, daß die betreffenden Transistoren (7, 8) derart ansteuerbar sind, daß sie auf die Öffnung des Unterbrechers (1) hin in den leitenden Zustand bis zum Ende des Stromflusses durch den Transformator (6) und bis zur Beendigung des betreffenden Stromflußzyklus gelangen, daß das Steuerpotential der betreffenden Transistoren (7, 8) durch den Unterbrecher (1) auf Masse zurückgeführt wird, wobei die Schließung des betreffenden Unterbrechers (1)

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einen erneuten Zyklus bis zur erneuten Öffnung des betreffenden Unterbrechers (1) sperrt, und daß das Steuerpotential der Transistoren (7,8) dann auf einen Wert erhöht wird, bei dem die betreffenden Transistoren (7,8) leitend sind.

Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Zündspule (27) vorgesehen ist, die eine andere Impedanz besitzt als die erste Zündspule (23), daß diese zweite Zündspule (27) in Reihe mit einem zweiten Kondensator (24) und der Parallelschaltung einer Diode (25). und eines Widerstands (26) liegt, daß die beiden Primärwicklungs-Kondensator-Parallelschaltungen (23a,20;27a,24) mit der Anode bzw. Kathode.eines Steuerungs-Thyristors (3A) verbunden sind, daß die Sekundärwicklungen der Zündspulen (23, 27) in Reihe liegen, daß das freie Ende der Sekundärwicklung (27b) der einen Zündspule (27), die eine beträchtliche Impedanz besitzt, mit der an Masse liegenden Elektrode der Zündkerze (4A) verbunden ist, daß das freie Ende der Sekundärwicklung (23b) der anderen Zündspule (23), die eine geringe Impedanz besitzt, mit der anderen Elektrode der Zündkerze (4A) verbunden ist, derart, daß die Energieübertragung zwischen dem sättigbaren Transformator (6A) und den beiden Kondensatoren (20, 24) gleichzeitig erfolgt, und daß zum Zeitpunkt der Öffnung des Unterbrechers (1A) die gleichzeitige Entladung der betreffenden Kondensatoren (20, 24) erfolgt, wobei die Sekundärwicklung (23b) derjenigen Zündspule (23), die die geringe Impedanz besitzt, -eine Wellenfront erzeugt, die sehr steil ist und die einen sehr starken Zündfunken hervorruft,und wobei die Sekundärwicklung (27b) derjenigen Zündspule (27) die die beträchtliche Impedanz besitzt, den Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze (4A) während einer nennenswerten erwünschten Zeitspanne aufrecht hält.

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4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kondensator-Widerstands-Diode-Schaltungen (20, 21, 22; 24, 25, 26) symmetrisch sind.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zündspulen (23, 24) und eine Diode (28), die den gemeinsamen Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen (23b, 27b) der beiden Zündspulen mit Masse leitend verbindet, in einem einzigen Behälter (29) untergebracht sind, der maximal vier Anschlüsse (B, C, D, E) enthält, von denen der eine Anschluß (D) als Hochspannungsanschluß und ein weiterer Anschluß (C) als Masseanschluß dienen und zwischen deren übrigen zwei Anschlüssen (B, E) der freie Anschluß der Primärwicklung (23a; 27a) jeder Zündspule (23, 27) und deren Kondensator-Diode-Widerstands-Schaltung (20, 21, 22; 24, 25* 26) liegen.

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