DE2623612C3 - Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für BrennkraftmaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/06—Other installations having capacitive energy storage
- F02P3/08—Layout of circuits
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Description
55
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Zündtransformator, einem Speicherkondensator, der von einer elektrischen Energiequelle
aufgeladen wird, einem zusätzlichen induktiven Bauelement, welches den zeitlichen Verlauf der vom
Zündtransformator sekundärseitig erzeugten Hochspannung beeinflußt, einem Zündschalter, der zum
Zündzeitpunkt den Speicherkondensator zwecks Entladung in Reihe mit dem Zündtransformator und dem
induktiven Bauelement schaltet, sowie einer Freilaufdiode, die verhindert, daß der Speicherkondensator im
Zuge der auftretenden Entladeschwingung umgekehrt geladen wird.
Um eine zuverlässige Zündung des Brennstoffgemisches unter allen Betriebsbedingungen sicherzustellen,
muß einerseits die Hochspannung an der Zündkerze sehr schnell bis zum Funkenüberschlag ansteigen;
andererseits muß die Funkenstandzeit genügend groß sein.
Ist der Spannungsanstieg zu langsam, so geht u. U. ein Großteil der Zündenergie schon vor dem Fun'tenschlag
über Verschmutzungsnebenschlüsse wie Ruß und Bleiverbindungen verloren, so daß es zu Zündaussetzern
kommt (bes. im Teillastbetrieb und bei gealterten Kerzen).
Ist andererseits die Funkenstandzeit zu kurz, so ist nicht gewährleistet, daß tatsächlich brennfähiges Gemisch auf den Funken trifft (bes. bei magerer
Vergasereinstellung) bzw. daß Wiederzündungen stattfinden (bes. bei stark verwirbeltem Gemisch).
Die Forderung nach schnellem Spannungsanstieg wird bisher nur von Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtungen erfüllt (typisch:
<10us); ihnen haften aber die Nachteile einer kurzen Funkenbrenndauer
(typisch: um 100 μ^) und einem damit verbundenen
hohen Funkenstrom an.
Es ist in der Physik bekannt, daß sich die Entladung eines Kondensators durch eine in den Entladekreis
eingefügte Spule ;jiduktiv verzögern läßt. Das führt
jedoch zu keiner brauchbaren Lösung des vorliegenden Problems, weil zwar der Entladestrom und damit der
Zündfunke langer anhalten würde, aber zwangsläufig auch der Aufbau der Hochspannung verzögert würde.
Daher ist es folgerichtig (FUNK-TECHNIK, 1974, Nr. 23, S. 831 ff), den Kondensatorkreis so in zwei Teile
aufzuteilen, daß ein erster Kondensator direkt auf den Zündtransformator wirkt und damit für den schnellen
Hochspannungsanstieg sorgt, und daß ein zweite··
Kondensator über eine Spule verzögert auf den Zündtransformator wirkt und damit einen langandauernden Funkenschwanz erzeugt. Diese Lösung erfordert allerdings erhöhten technischen Aufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. Hochspannungs- Kondensatorzündvorrichtungen auf
andere, technisch einfachere Weise so zu verbessern, daß der charakteristische schnelle Hochspannungsanstieg in etwa erhalten bleibt, die Funkenstandzeit jedoch
erheblich verlängert wird (z. B. um den Faktor 10).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst nach den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruchs.
Um den Elektrodenabbrand zu verringern, läßt eine solcherart veränderte Kondensatorzündvorrichtung in
einer weiteren Ausbildung der Erfindung zu, den Speicherkondensator nach der Funkenbildung abzuschalten oder kurzzuschließen.
Die Vorteilt· der Erfindung ergeben sich aus der zuverlässigen Zündung des Brennstoffgemisches unter
allen Betriebsbedingungen: Schadstoffemission und Kraftstoffverbrauch werden vermindert, weil die
Gemischeinstellung mager sein kann und weil es weniger Zündaussetzer gibt.
Zudem lälil sich in der weiteren Ausbildung der
Erfindung der erhöhte Elektrodenabbrand üblicher I lochspannungs- Kondensatorzündvorrichtungen verringern.
A b b. I zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Zur Anwendung kommen:
ein beliebig aufgebautes Ladeteil LT, der Speicherkon-
densator C, der Zündschalter 5 die Freilaufdiode ft das
induktive Bauelement L mit nichtlinearer Kennlinie, der Zündtransformator ZT und die Zündkerze ZK Die
Daten der einzelnen Teile sind dem Anwendungsfall entsprechend zu wählen. s
Der Zündtransformator wird zur Vereinfachung als ideal angesehen. Seine Streuinduktivitäten seien im
Bauelement L integriert gedacht; seine ohmschen Widerstände seien im Zündkreiswiderstand R2 und seine
Wicklungskanazitäten in der Zündkreiskapazität C1
integriert gedacht. Das Bauelement L soll eine Kennlinie ähnlich der in Abb.2 dargestellten Art
aufweisen. Wenn ein solches Bauelement zunehmend von Strom durchflossen wird, so steigt die magnetische
Induktion B zunächst stark an. Dabei wird entsprechend !5
viel Energie gespeichert Wird aber die Stromstärke und damit die Feldstärke H weiter erhöht, so gelangt das
Bauelement in den flachen Kennlinienbereich. Dort ändert sich B kaum noch. Daher wird kaum noch
weitere Energie gespeichert, und der induktive Wideritand
sinkt auf sehr kleine Werte.
Der Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ist der folgende.
Das Ladeteil lädt den Speicherkondensator auf einige hundert Volt auf. Zum Zündzeitpunkt schließt der
Zündschalter auf einen Steuerimpuls von außen (vorzugsweise eine Halbleiteranordnung mit Thyristor
oder Transistor). Dadurch wird ein Umladevorgang von C nach C, eingeleitet, der durch L und ZT hindurch
erfolgt. Zu Beginn der Umladung ist der Umladestrom noch gering, folglich wird L im steilen Kennlinienbereich
betrieben. Hier ist der induktive Widerstand von L koch und verzögert die Umladung, so daß sich du.
Hochspannung U1 an C1 und ZK in Form einer
Schwingung nur langsam aufbaut. Trotz des unerwünscht langsamen Spannungsanstieges sind aber die
Energieverluste über Nebenschlüsse erträglich, weil die Hochspannung noch gering ist.
Mit dem weiteren Ansteigen des Umladestroms wird L in den flachen Kennlinienbereich gesteuert; der
induktive Widerstand wird sehr klein, und die Umladegeschwindigkeit nimmt stark zu.
Nach einem verzögerten Anlaufgebiet in dem vor allem magnetische Energie gespeichert wird, verschwindet
der Einfluß von L, und die erfindungsgemäße Zündvorrichtung verhält sich wie eine übliche Hochspannunfes-Kondensatorzündvorru-htung
mit dem erwünscht schnellen Hochspannungsanstieg. A b b. 3 verdeutlicht dies.
Nach Ausbildung des Funkens entladen sich Cund L so
(im flachen Bereich) mi; kleiner Zeitkonstante durch /?/ in die Funkenstrecke. Sobald der Strom genügend
zurückgegangen ist, gelangt L wieder in seinen steilen Arbeitsbereich. Hier ist die Induktivität hoch und legt
zusammen mit R1 eine wesentlich größere Zeitkonstante
fest Sie bestimmt die Brenndauer des Funkenschwanzes und Kann ebenso wie die Funkenstromstärke durch
passende Ausbildung von L eingestellt werden. Innerhalb dieser Zeit setzt sich die in L gespeicherte Energie
in Form eines Induktionsstromes in die Funkenstrecke um. Hierbei spielt die Freilaufdliode D eine Rolle. Sie
leitet den Induktionsstrom und verhindert so ein Aufladen von C auf umgekehrte Polarität.
Ein Nachteil von Kondensatorzündvorrichtungen ist der relativ hohe Entladungsstrom des Speicherkondensators
nach Entstehung des Funkens, was zu erhöhtem Elektrodenabbrand der Kerzen führt
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung erlaubt es nun ein einer weiteren Ausbildung, den Speicherkondensator
nach Einleitung des Funkens vom Zündkreis abzuschalten, weil der Funkenschwanz ja von L
aufrechterhalten wird. Dazu muli der Zündschalter SaIs
eine solche Schaltungsanordnung ausgebildet sein, die es gestattet den Umladestron1 auch wieder zu
unterbrechen. C bleibt bleibt dann u. U. teilweise
geladen.
Eine Verringerung des Elektrodenabbrandes läßt sich in einer weiteren Ausbildung der Erfinduv.j auch
dadurrh erreichen, daß nach Einleitung des Zündfunkens der Speicherkondensator durch eine geeignete
Schaltanordnung (vorzugsweise mit Thyristor) zwecks Entladung kurzgeschlossen wird. Die Energiebilanz der
Zündvorrichtung wird dadurch nicht verschlechtert, da die Restenergie sonst in den Zündkerzen umgesetzt
würde.
Das induktive Bauelement mit nichtlinearer Kennlinie läßt sich im einfachsten Fall durch eine Spule realisieren,
deren ferromagnetischer Kern durch den Umladestrom jedesmal bis weit in die Sättigung magnetisiert wird
Von Hystereseerscheinungen sei dabei abgesehen.
Eine weitere Realisierungsmöglichkeit, die nicht mit Sättigungsmagnetisierung arbeitet ist durch einen
Transformator gegeben, dessen Primärwicklung vom Umladestrom durchflossen wird. Erreicht dieser Strom
e;ne bestimmte erwünschte Stärke, so wird die Sekundärwicklung durch eine ,geeignete Schaltanordnung
(vorzugsweise mit Thyristor) kurzgeschlossen. Es tritt dadurch sekundäre Gegeninduktion auf, die
bewirkt, daß die Induktion des giinzen Bauteils praktisch
nicht mehr ansteigen kann. Beim Absinken der Umladestromstärke unter den kritischen Wert muß die
Schaltanordnung den Kurzschluß automatisch wieder aufheben (beim Thyristor /. B. veranlaßt durch die
Umpolung der Sekundärspannung in diesem Moment), wodurch das Bauelement in den hochinduktiven
Zustand zurückkehrt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung
für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Zündtransformator, einem Speicherkondensator,
der von einer elektrischen Energiequelle aufgeladen wird, einem zusätzlichen induktiven Bauelement,
welches den zeitlichen Verlauf der vom Zündtransformator sekundärseitig erzeugten Hochspannung
beeinflußt, einem Zündschalter, der zum Zündzeitpunkt den Speicherkondensator zwecks Entladung
in Reihe mit dem Zündtransformator und dem induktiven Bauelement schaltet, sowie einer Freilaufdiode, die verhindert, daß der Speicherkondensa-
tor im Zuge der auftretenden Entladeschwingung umgekehrt geladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement (L) eine
nichtlineare //-ß-Kennlinie der Art aufweist, daß einem steilen Anfangsbereich, in dem die magnetisehe Induktion B stark von der magnetischen
Feldstärk.« H abhängt, ein wesentlich flacherer
Bereich geringer Abhängigkeit folgt wodurch die sekundärseitig erzeugte Hochspannung zunächst
nur mäßig ansteigt, solange bei niedriger Entlade-Stromstärke das induktive Bauelement (L) mit
hohem dynamischen Induktivitätswert im steilen Anfangsbereich seiner Η-ίί-Kennlinie betrieben
wird, und dann sehr schnell ansteigt, wenn nach Überschreiten einer gewissen, auf die Zündanlage
abgestimmten Entladestromstärke der dynamische Induktivitätswert des induktiven Bauelementes (L)
infolge des Übergangs in den flacheren Bereich der H-ß-Kenniinie sehr gering ,ird, und wodurch die
Entladedauer und dcmit die Zündfunkendauer verlängert wird, wenn nac' Zündfunkenbeginn
durch die wieder kleiner werdende Entladestromstärke das induktive Bauelement Runter Rückkehr
in den steilen Anfangsbereich seiner H-B- Kennlinie
einen hohen dynamischen Induktivitätswert zurückerhält.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung den
Speicherkondensator (C) vom Entladestromkrcis
trennt, sobald der Zündfunke steht.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung den
Speicherkondensator (C) zwecks Entladung kurzschließt, sobald der Zündfunke steht.
50
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762623612 DE2623612C3 (de) | 1976-05-26 | 1976-05-26 | Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762623612 DE2623612C3 (de) | 1976-05-26 | 1976-05-26 | Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2623612A1 DE2623612A1 (de) | 1977-12-08 |
DE2623612B2 DE2623612B2 (de) | 1978-08-03 |
DE2623612C3 true DE2623612C3 (de) | 1979-03-29 |
Family
ID=5979069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762623612 Expired DE2623612C3 (de) | 1976-05-26 | 1976-05-26 | Hochspannungs-Kondensatorzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2623612C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3546126A1 (de) * | 1985-12-24 | 1987-07-02 | Bosch Gmbh Robert | Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen |
US4662343A (en) * | 1986-04-28 | 1987-05-05 | Smith Kenneth H | Method and apparatus for generating high voltage pulses |
US4733646A (en) * | 1986-04-30 | 1988-03-29 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Automotive ignition systems |
-
1976
- 1976-05-26 DE DE19762623612 patent/DE2623612C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2623612B2 (de) | 1978-08-03 |
DE2623612A1 (de) | 1977-12-08 |
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