DE2902281A1

DE2902281A1 - Zuendvorrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2902281A1
Application number: DE19792902281
Authority: DE
Inventors: John D Santi
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5523388A; FR2432621A1; US4188930A; GB2027120A

Description

Kurzfassung

Bei einem Schwungrad-iiagnetinduktor~-Zündsysterii von Brennkraftmaschinen liegt die Primärwicklung zwischen dem Kollektor und dem Emitter eines Transistor's, Eine Steuerwicklung, die induktiv mit dem liagnetinduktor^ kern gekoppelt ist, liegt mit ihren Klemmen an der Basis und dera Emitter des Transistors und öffnet -ihn für ein Zeitintervall, das zum Zündzeitpunkt endet. Ein während dieses Intervalles gesperrtes steuerbares Halbleiterventil SCR überbrückt di-e Steuerwicklung_o Eine mit der Steuerelektrode des SCR über eine Zenerdiode verbundene Auslösewicklung erzeugt im Zündzeitpunkt den Freigabe strom für das SCR-Ventil-, Eine mit der Steuerwicklung und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors in Reihe geschaltete Diode sorgt für ein schnelles Sperren des Tr ans is to J^-1S.

Die Erfindung betrifft ein unterbrecherkontakt-freies Magnet induktor-Zündsystem für zyklisch arbeitende Brennkraftmaschinen, insbesondere ein Schwungrad-Magnetinduktor-

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Zündsystem, bei dem der Primärwicklungskreis mit Transistoren gesteuert wird..

Ein Magnetinduktor-Zündsystem für eine Brennkraftmaschine verwendet einen Bauermagneten, der auf einem .umlaufenden Teil der Brennkraftmasclune befestigt ist und sich synchron zum -Maschinenzyklus bevregt, eine Primärwicklung,, eine mit ihr induktiv gekoppelte Sekundärwicklung -auf einem relativ stationären Kern neben dem Umlauf kreis dejs Magnetes und ferner eine Schaltvorrichtung für den Primärkreis.

Während eines jeden Masehinenzyklus-Intervalles, das zu einem Zeitpunkt endet, zu dem ein Zündfunke benötigt wird, baut der sich auf einem Kreis bewegende Magnet im Kern einen sich schnell ändernden mit der Primärwicklung verketteten Magnetfluß auf-, der in dieser Wicklung eine EMK induziert. Während -dieses Intervalles wird, während sich der Magnet ~über einen Teil seines Umlaufkreises bewegt, der die Primärwicklung enthaltende Kreis mit der Schaltvorrichtung geschlossen gehalten, so daß ein kräftiger Strom fließt, der im Kern einen Magnetfluß bestimmter Polarität erzeugt. Wenn der Zündfunke erzeugt werden muß, öffnet die Schaltvorrichtung den die Primärwicklung enthaltenden Kreis, so daß der Strom-

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fluß dieser Primärwicklung endet. Das Magnetfeld, welches der Primärstrom im Kern aufrechterhalten möchte, bricht dann plötzlich zusammen, um dem vom Magneten erzeugten Fluß entgegengesetzter Polarität Platz zu machen. Dieser plötzlich reversierende Magnetfluß im Kern ist mit der Sekundärwicklung verkettet, um an dieser Sekundärwicklung eine hohe Spannung zu erzeugen, so daß über die Funkenstrecke einer Zündkerze, die mit den Klemmen des Sekundärkreises verbunden ist, ein Funke überspringt.

Üblicherweise enthält die Schaltvorrichtung eines Magnetzündsystems zwei Hartmetall-Unterbrecherkontakte, die relativ zueinander mit einer Nocke betätigt werden, die synchron zum Maschinenzyklus umläuft. Die umlaufenden und aneinander reibenden Teile der Nockensteuerung unterliegen einem Verschleiß; es ist aber möglich, durch sorgfältige Konstruktion und Herstellung zu erreichen, daß diese Teile die übliche Lebensdauer einer Brennkraftmaschine überdauern. Die Kontakte selbst haben jedoch nur eine beschränkte Lebensdauer wegen der mechanischen Stöße bei ihrer schnellen hämmernden Bewegung und der elektrischen Erosion im Lichtbogen, welcher zwischen ihnen beim Öffnen auftritt. Es ist daher allgemein bekannt, daß der Austausch der Unterbrecherkontakte in mehr oder weniger regelmäßigem Abstand

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wichtig ist für den verlässlichen Betrieb der Brennkraftmaschine .

Bei kleinen Brennkraftmaschinen, wie man sie beispielsweise häufig für den Antrieb von Rasenmähern , Gartentraktoren und dergl. verwendet, muß der Austausch der Unterbrecherkontakte im allgemeinen durch erfahrene Servicefirmen durchgeführt werden, die über Spezialwerkzeuge verfügen. Solche Spezialwerkzeuge sind erforderlich, weil man das Schwungrad abziehen muß, um an die Unterbrecherkontakte heranzukommen. Beim Austausch müssen die neu installierten Kontakte sehr sorgfältig von erfahrenen Facharbeitern justiert werden.

Die bisher übliche Unterbrecheranordnung erfordert einen parallel zu den Unterbrecherkontakten geschalteten Lösch-Kondensator, der die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten vermindert. Wenn der Kondensator durchschlägt, schließt er die Unterbrecherkontakte kurz, so daß die Brennkraftmaschine nicht mehr laufen kann. Obwohl weniger häufig, traten doch solche Kondensatorstörungen so oft auf, daß viele mechanische Werkstätten empfehlen, bei Auswechseln der Unterbrecherkontakte auch den Kondensator mit auszuwechseln.

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Aus vorstehenden Gründen war die bisher übliche Unterbrecheranordnung, ob\tfohl deren Anfangskosten relativ klein sind, in der Praxis ziemlich teuer für den Brennkraftmaschinenbesitzer wegen der unvermeidbaren Notwendigkeit während der Lebensdauer der Brennkraftmaschine, die Unterbrecherkontaktanordnung ein-oder mehrmals auszutauschen. Wenn eine Unterbrecheranordnung zu Störungen neigt, vermindert sie die Gesamt-Verlässlichkeit der Brennkraftmaschine,

So besteht verständlicherweise schon lange der Wunsch, die übliche mechanische Unterbrecheranordnung durch eine elektronische Halbleiter-Schaltvorrichtung zu ersetzen. Zu Beginn der Halbleiterentwicklung mag man gewisse Schwierigkeiten gehabt haben, eine Halbleiteranordnung zu finden, die die ziemlich großen Ströme in einem Magnetprimärkreis schalten kann. Seit einigen Jahren jedoch gibt es Transistoren und Transistorschaltungen, die leicht solche Ströme beherrschen können und relativ preiswert sind. Das ungelöste Problem in diesem Zusammenhang blieb jedoch , die Schaltvorrichtung so auszubilden, daß sie zeitlich exakt zum Maschinenzyklus schaltet.

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Das Einschalten eines Transistors für ein Intervall, das zum Zündzeitpunkt endet, hat nie irgendwelche ernsteren Probleme verursacht, vor allem, da der Beginn dieses Intervalles nicht besonders kritisch ist, solange der Primärkreis effektiv über den größten Teil der Zeit, während der der im Ankerkern erzeugte Magnetfluß bestrebt ist, sich zu reversieren, geschlossen ist und dann auch geschlossen bleibt bis zum Äugenblick, zu -dem der Zündfunke erscheinen soll. Das Sperren des Transistors muß aber plötzlich und vollständig in einer zeitlich sehr genau festgelegten Zeit bezüglich des Maschinenzyklusses erfolgen. Bisher war es nicht bekannt, wie man dieses Sperren des Transistors bei allen Maschinendrehzahlen zeitlich exakt erreichen kann. Wenn die Maschinendrehzahl einen Einfluß auf den Sperrzeitpunkt haben soll, muß das Sperren innerhalb des Maschinenzyklusses bei geringer Maschinendrehzahl etwas später erfolgen als bei höheren Maschinendrehzahlen, so daß es zu einer automatischen Zündvorverstellung kommt. Bei kleinen Brennkraftmaschinen mit Unterbrechersystemen verwendete man meistens feste Zündzeitpunkte, so daß dieser Zustand auch als befriedigend anzusehen ist, wenn man für solche Brennkraftmaschinen unterbrecherkontaktlose

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Zündsysteme verwendet.

Die Notwendigkeit, das Sperren eines Transitors präzise zu einer zuvor festgelegten Zeit im Maschinenzyklus zu erreichen, führte bereits zia einer Vielzahl von vorgeschlagenen Hybrid-Systemen, in denen man mechanische Unterbrecherkontakte für den Zeittakt verwendete und bei denen zusätzlich eine Transistoranordnung vorgesehen war, die für die Leistungsübertragung im Primärkreis verantwortlich war. Beispiele solcher Vorschläge finden sich in den USA-Patentschriften 2 878 298, 3 291 109, 3 363 142, 3 375 812 und 3 952 717. Diese Hybrid-Anordnungen sollten die elektrische Erosion an den Unterbrecherkontakten vermindern. Wenn auch hierdurch möglicherweise die Lebensdauer der Unterbrecherkontakte vergrößert wurde, ergab sich doch eine wesentlich teurere und komplexer aufgebaute Unterbrecheranordnung, die auch nicht ohne die eigentlichen Unterbrecherkontakte auskam.

Das Problem, eine Halbleiteranordnung exakt zeitlich zu sperren, wurde mehr oder weniger umgangen mit Kondensatorentladungs-Zündsystemen, die ein steuerbares Halbleiter-Ventil, insbesondere einen Thyristor oder einen SCR-Gleichrichter verwenden, der zu dem Zeitpunkt öffnet, zu

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dem ein Zündfunke zu erzeugen ist. Bei solchen Systemen wird ein mit dem Halbleiterventil und der Primärwicklung in Reihe geschalteter Kondensator während eines Teiles des Maschinenzyklusses, der dem Zündimpuls vorausgeht, aufgeladen, während das Ventil sperrt. Das Halbleiterventil wird dann mit Hilfe einer kleinen Steuerspule geöffnet, die mit einem auf einer Kreisbahn bewegten Magneten zusammenarbeitet, so daß der Kondensator sich sehr schnell über die Primärwicklung entladen kann, um in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung zu induzieren. Wegen der Beschränkung, die die Entladegeschwindigkeit öines Kondensators mit sich bringt, ist der von einem Kondensatorentladungssystem erzeugte Funken nicht günstig für das Anlassen einer Brennkraftmaschine bei besonders kaltem Wetter.

Außer der Kondensatorentladungszündung wurden auch schon einige kontaktlose Magnetzündsysteme vorgeschlagen, doch erfüllte keines von diesen die schwerwiegenden Forderungen nach geringen Kosten, einfachem Aufbau und nahezu vollständiger Verlässlichkeit, die Voraussetzung für die Verwendung bei kleinen Brennkraftmaschinen ist. Eine der wenigen älteren Patentschriften, welche kontaktlose Schaltvorrichtungen für Schwungrad-Magnetzündsysteme von kleinen

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Brennkraftmaschinen offenbaren, ist die HS-PS 3 405 347. Dr'.e verschiedenen in dieser Patentschrift offenbarten Schaltungen scheinen relativ einfach zu sein, doch erfordert der Magnetrotor eine spezielle Magnetausbildung, so daß eine solche Zündvorrichtung teuer wird, da man sie nicht in Verbindung mit einem konventionellen Brennkraftmaschinenschwungrad verwenden kann, welches für mechanische Unterbrechersysteme vorgesehen ist» Des weiteren scheinen die in der genannten Patentschrift beschriebenen Schaltungen eine vernünftige Wahrscheinlichkeit für geeignete und bleibende Zündzeitpunkte zu versprechen; sie erzeugen jedoch - was bei einem Kaltwetter-Anlassen äußerst unerwünscht ist Zündfunken mit nur geringer Energie, sofern nicht besondere Zündspulen vorgesehen werden, die dann jedoch relativ teuer sind»

Aus Vorstehendem ergibt r.ich, daß unterbrecherkontaktlose Schaltvorrichtungen für die Zündsysteme kleiner Brennkraftmaschinen eine Gruppe von sehr strengen Erfordernissen erfüllen müssen. Die Kosten können dabei geringfügig größer sein als bei Zündsystemen mit Unterbrecherkontakt _s da die meisten Brennkraftmaschinenkäufer den Vorteil anerkennen, der darin liegt, niemals Unterbrecherkontakte austauschen zu müssen. Der Wettbewerb unter den Herstellern kleiner Brennkraftmaschinen ist

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jedoch so groß, daß alles, was selbst zu einer geringen Kostensteigerung führt, den Verkauf erheblich behindert. Der Zündzeitpunkt bei einem unterbrecherkontaktlosen System muß nicht nur beim Anlassen und bei normalen Betriebsdrehzahlen gleichbleibend sein, sondern über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine. Der von der Zündvorrichtung erzeugte Zündfunke muß bezüglich seiner Energie und Dauer vergleichbar sein mit einem Zündfunken, den man mit mechanischen Unterbrecherkontakten erreicht, damit die Brennkraftmaschine gute Kaltwetter-Anlaßeigenschaften erhält. Selbstverständlich muß eine Unterbrecherkontaktlose Vorrichtung auch in erheblichem Maße einen Mißbrauch vertragen, denn die Arbeitsmaschinen, die im allgemeinen von kleinen Brennkraftmaschinen angetrieben werden, wie beispielsweise Rasenmäher, Schneegebläse, rotierende Bodenbearbeitungsgeräte und dergl., werden im allgemeinen in sehr ungünstiger Umgebung betrieben.

Zusätzlich müssen aber auch Schwankungen der Betriebsdaten zwischen angeblich identischen Halbleitervorrichtungen berücksichtigt sein. Eine unterbrecherkontaktlose Schaltvorrichtung muß mit jedem der Schaltelemente an oberen und unteren Toleranzgrenzen der Kenndaten und auch zwischen

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diesen Grenzen in der Lage sein, den gewünschten Zündzeitpunkt sehr genau einzuhalten und eine optimale Zündleistung zu liefern, ohne daß es notwendig wird, bei jeder einzelnen Anordnung eine individuelle Justierung vorzunehmen.

In Berücksichtigung aller vorstehend betrachteten Probleme liegt die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer verbesserten unterbrecherkontaktlosen Schaltvorrichtung für Magnetzündsysteme, insbesondere für Schwungrad-Magnetinduktor-Systene, wie man sie üblicherweise an kleinen Brennkraftmaschinen verwendet, unter einer möglichst vollständigen Erfüllung aller vorerwähnten Erfordernisse.

Eine Zündvorrichtung für zyklisch arbeitende Brennkraftmaschinen mit Induktiv gekoppelten Primär- und Sekundärwicklungen auf einem Magnetinduktorkern, einer an die Sekundärwicklung angeschlossenen Funkenstrecke, einem synchron zum Maschinenzyklus vor dem Magnetinduktorkern umlaufenden Magneten, welcher vor dem Zeitpunkt, zu dem die Zündspannung zu erzeugen ist, in der Primärwicklung eine Spannung induziert, und einer die Primärwicklung kurzschließenden Schaltvorrichtung, welche zum Zündzeitpunkt plötzlich öffnet und den Stromfluß in der Primärwicklung unterbricht ist zur Lösung der vorgenannten

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Aufgabe die erfindungsgemäße Zündvorrichtung gekennzeichnet durch einen mit der Kollektor-Emitter-Strecke an die Primärwicklung angeschlossenen Transistor, eine induktiv mit dem Magnetinduktorkern gekoppelte Steuerwicklung, welche mit der Basis-Emitter-Strecke des Transistors verbunden und so angeordnet ist, daß der durch den Magneten in ihr induzierte Strom in der vor dem Zündzeitpunkt liegenden Periode den Transistor leitend macht, einen mit Anode und Kathode an den Klemmen der Steuerwicklung liegenden gesteuerten Gleichrichter, welcher im leitenden Zustand die Steuerwicklung kurzschließt und den Steuerstrom zum Transistor unterbricht, eine Zenerdiode am Steueranschluß des gesteuerten Gleichrichters und eine neben dem Umlaufkreis des Magneten angeordnete Auslösewicklung zwischen der vom Steueranschluß des gesteuerten Gleichrichters abgelegenen Klemme der Zenerdiode und der Kathode des gesteuerten Gleichrichters, wobei die Auslösewicklung so angeordnet und bemessen ist, daß die in ihr durch den Magneten induzierte Spannung zum Zündzeitpunkt einen Wert übersteigt, durch den der gesteuerte Gleichrichter leitend wird.

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Durch diese erfindungsgemäße Aufgabenlösung entsteht eine unterbrecherkontaktlose Zündeinrichtung der vorbeschriebenen Art, die unter maximalen Produktionseinsparungen den größten Teil der Bauelemente einer konventionellen Unterbrecherkontakt-Zündeinrichtung weiter verwendet.

¥eitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Äusführungsfornen einer erfindungsgemäßen Schwungrad-Magnetzündvorrichtung veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen;

Pig« 1 eine teilweise geschnittene Teilansicht einer Einzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Schwungrad-Magnetzündsystem und einer unterbrecherkontaktlosen Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig« 2 eine mehr oder weniger schematische Ansicht der Zündvorrichtung der Fig_o 1 „

Fig. 3 ein Schaltbild einer unterbrecherkontaktlosen Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Er-

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findung und

Fig. 4 ein der Fig. 3 ähnliches Schaltbild einer

abgewandelten Ausfülirunssform der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Einzylinder-Brennkraftmaschine 5 trägt auf der Kurbelwelle 7 ein mitlaufendes Schwungrad 6 mit einer Dauermagnetanordnung 8 an seinem Rand. Im Maschinengehäuse befindet sich neben dem Umfang des Schwungrades 6 eine Induktoranordnung 9, die mit dem Magnetsystem 8 zusammenarbeitet. Zum Induktor 9 gehören ein Kern 10 aus ferromagnetischem Material und Induktorwicklungen 11, die einen Teil des Kernes 10 uragebsn. In üblicher Weise sind diese Wicklungen eine Primärwicklung 12 mit wenigen Windungen eines relativ dicken Drahtes und eine Sekundärwicklung 13 mit erheblich mehr Windungen eines dünneren Drahtes. Jeweils eine Klemme der Primär- und Sekundärwicklungen liegt an Masse 14. Die andere Klemme der Sekundärwicklung 13 ist mit einer einseitig an Masse liegenden Zündkerze 15 verbunden.

Der dargestellte Magnetinduktor 9 ist beispielsweise so ausgebildet, wie es die US-PS 3 114 851 zeigt. Daher ist der Kern 10 im wesentlichen A-förmig ausgebildet, wobei die

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Induktorwicklungen 11 den Quersteg des Kernes umgeben. Die zv/ei Schenkel 16 und 17 des Ä-förmigen Kernes 10 ragen in Richtung auf den Umlaufkreis des Magnetsystems vor und enden dort an Polflächen, zu denen mit dem Magnetsystem 3 der Magnetfluß übertragen wird. Ein magnetischer Nebenschluß 18 d~s Kernes an der von den Schenkeln abgelegenen Seite sorgt für einen definierten Reluktanzwert für den im Kern vom Primärstrom induzierten Magnetfluß, wie dies in der vorerwähnten US-PS 3 114 851 beschrieben ist.

Das Magnetsystem, welches mit dem dargestellten zweischenkligen Kern 10 zusammenarbeitet, besteht aus einem flachen Sintermagneten 19 mit großer Koerzitivkraft, der radial zum Schwungrad ausgerichtet ist und seine Pole an den breitesten Flächen hat. Ein den Nordpol N des Magnetsystems bildender ferromagnetischer Polschuhblock 20 überdeckt die radial nach außen gerichtete Nordpolfläche des Sintermagnetes 19 und ist entsprechend dem Umfang des Schwungrades geformt. Die Südpolfläche des Sintermagneten 19 ruht auf dem Mittelteil eines mehr oder weniger U-förmigen ferromagnetischen Polschuhes 21, der teilweise den Sintermagneten umfaßt. Die gegenüberliegenden Schenkel des Polschuhes 21 bilden

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zwei SUdpolflachen S1 und S2, die in Urafangsrichtung einen geringen Abstand vom Nordpol N haben.

Für die nachfolgende Beschreibung ist angenommen, daß das Schwungrad sich in Uhrzeigerrichtung dreht, so daß sich das Magnetsystem 8 bezüglich der Darstellung der Fig. 1 und 2 von links nach rechts am Induktor 9 vorbeibewegt.

Wenn sich-das Magnetsystem in einer vor dem Zündzeitpunkt liegenden Periode auf seinem Umlaufkreis bewegt, gelangen die Pole S1 und N in eine auf die Kernschenkel 16 und 17 ausgerichtete Lage und laufen anschließend aus dieser ausgerichteten Lage wieder heraus. Auf diese Weise wird in dem Kern 10 ein Magnetfluß einer ersten Polarität erzeugt, der bis auf einen Scheitel-Dichtewert anwächst und dann wieder abfällt. Während dieser Magnetfluß der ersten Polarität abnimmt, gelangen die Polflächen N und S2 des Magnetsystems in eine auf die Kernschenkel 16 und 17 ausgerichtete Lage. Bei weitergehender Kreisbewegung des Magnetsystems ist daher der Magnetfluß der ersten Polarität bestrebt, sich weiter bis auf Null zu

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vermindern, um dann einem sich aufbauenden Magnetfluß entgegengesetzter Polarität Platz zu machen.

Etwa zu dem Zeitpunkt, zu dem der Magnetfluß der ersten Polarität anfängt, kleiner zu v/erden, d. h. wenn die Magnetpole S1 und N die Ausrichtungslage gegenüber den Kernschenkeln 16 und 17 verlassen, wird jedoch ein Stromkreis geschlossen, welcher die Primärwicklung 12 enthält. Bei vorbekannten Magnetinduktoren wurde der Primärkreis auf mechanischem Wege mit Unterbrecherkontakten geschlossen, welche an entsprechenden Klemmen der Primärwicklung angeschlossen waren. Bei der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung wird jedoch der Primärkreis über eine Transistoranordnung geschlossen, die nachfolgend beschrieben werden wird. Der sich abbauende Magnetfluß der ersten Polarität erzeugt in der Primärwicklung eine EMK₅, so daß bei geschlossenem Primärkreis in diesem ein Strom fließt, der bestrebt ist, den Magnetfluß der ersten Polarität im Kern aufrechtzuerhalten. Dieser Stromfluß dauert auch noch an_f wenn das Magnetsystem im Kern einen Magnetfluß entgegengesetzter Polarität aufbauen möchte,. So behält der Magnetfluß im Kern seine erste Polarität, selbst wenn die Magnetpole N und S2 sich so weit weiterbewegen, daß sie auf die Kernschenkel

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und 17 ausgerichtet und bestrebt sind, im Kern einen maximal kräftigen Magnetfluß entgegengesetzter Polarität aufzubauen. Sobald jedoch die Magnetpole N und S2 auf die Kernschenkel 16 und 17 ausgerichtet sind oder dieser Lage nahe sind, wird der Primärkreis geöffnet, so daß in ihm der Stromfluß plötzlich endet. Daraus resultiert ein plötzlicher Zusammenbruch des Magnetfeldes, den der Strom in der Primärwicklung erzeugt hat, so daß der Magnetfluß entgegengesetzter Polarität-im Kern 10 dominiert. Diese starke und überaus schnell erfolgende Änderung des Magnetflusses, der auch mit der Sekundärwicklung verkettet ist, induziert in der letzteren eine hohe Spannung, die dazu führt, daß an der Zündkerze 15 ein Funke überspringt.

Alles bisher. Beschriebene, mit Ausnahme der nachfolgend noch näher zu erläuternden Schaltvorrichtung, die den Strom in dem Primärwicklungskreis steuert, ist bekannter Stand der Technik. Die nachfolgende Beschreibung wird nun zeigen, daß die neue erfindungsgemäße Schaltvorrichtung praktisch keine Änderungen des konventionellen Aufbaues erfordert. Eine Ausnahme bildet eine nachfolgend zu beschreibende erwünschte Modifikation der Primär-

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wicklung 12 mit dem Ziel, einen ausreichend heißen Zündfunken zu erzeugen, der für schwierige Anlaßbedingungen geeignet ist.

Generell besteht die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung aus der Transistoranordnung 23, welche den Stromfluß im Primärkreis unmittelbar steuert, einer Steuerwicklung 26, die den Steuerstrom für die Transistoranordnung liefert, einem gesteuerten Gleichrichter 27 oder einem SCR-Halbleiterventil zur plötzlichen Abschaltung des Transistorsteuerstromes und einer Auslösewicklung 28, die zusammen mit einer Zenerdiode 29 dafür sorgt, daß der gesteuerte Gleichrichter 27 zum richtigen Zeitpunkt eines jeden Maschinenzyklusses leitend wird.

Die Transistoranordnung 23 kann ein einfacher Transistor mit relativ hohem Verstärkungsfaktor bei geringen Strömen sein, der in der Lage ist, den Strom im Primärkreis zu führen (es gibt verschiedene bekannte Transistoren, die dieses Erfordernis erfüllen). Es handelt sich aber vorzugsweise, wie dargestellt, um einen monolithischen Darlington-Transistor. Es können aber auch einzelne Transistoren zu einer geeigneten Darlington-Schaltung

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vereinigt werden, doch gibt es bereits verschiedene Darlington-IC-Schaltungen, die im Handel preiswert

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zu haben sind und jeder Beziehung zufriedenstellend arbeiten.

In allen Fällen enthält die Transistoranordnung 23 eine Kollektorklemme C, eine Emitterklemme E und eine Basisklemme B. In der Schaltung ist ein NPN-Transistor dargestellt, doch kann verständlicherweise auch eine Schaltung mit PNP-Transistoren verwendet werden, wenn man - wie für den Fachmann selbstverständlich - gewisse Abänderung vornimmt, die durch die nachfolgende Erläuterung nahegelegt sind.

Die Klemmen der Primärwicklung 12 sind mit der Kollektorklemme C und mit der Emitterklemme E des Transistors verbunden, so daß der Transistor im leitenden Zustand effektiv die Primärwicklung kurzschließt. Im nicht-leitenden Zustand verhindert der Transistor 23 einen Stromfluß durch die Primärwicklung 12.

Von der Steuerwicklung 26 ist die eine Klemme mit der Basisklemme B des Transistors 23 verbunden, während das andere Wicklungsende an Masse liegt und somit auch eine Verbindung

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mit der Emitterklemme E des Transistors hat. Der die Steuerwicklung 26 enthaltende Kreis liegt damit parallel zu den die Primärwicklung 12 enthaltenden Kreis. Der Stromkreis mit der Steuervicklung 26 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 23 kann auch eine Gleichrichterdiode (30 in Fig. 3 und 36 in Fig. 4) enthalten, deren Funktion beim schnellen Sperren des Transistors 23 nachfolgend erläutert wird.

Die Steuerwicklung 26 ist auf den einen Kernschenkel (in Fig. 2 iiernschenkel 17) gewickelt, so daß sie genauso wie die Primärwicklung 12 mit dem Magnetfluß verkettet wird, den das Magnetsystem 8 im Kern 10 erzeugt. Daher fließt der Steuerstrom durch die Steuerwicklung 26 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors zur gleichen Zeit, zu dem auch ein Stromfluß in dem Kreis der Primärwicklung 12 vorhanden ist.

Beim gesteuerten Gleichrichter oder SCR 27 sind Anode und Kathode mit den nicht an Masse und den an Masse liegenden Klemmen der Steuerwicklung 26 angeschlossen, so daß der Gleichrichter 27 im leitenden Zustand die Steuerwicklung kurzschließt und an der Transistorbasis B einen plötzlichen Spannungsabfall auf Massepotential bewirkt. Der Spannungs-

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abfall am gesteuerten Gleichrichter 27 wird in nachfolgend zu beschreibender Weise kompensiert. So wird die Transistoranordnung 23 praktisch momentan nach der Ansteuerung des SCR 27 abgeschaltet.

Nachdem die Transistoranordnung 23 gesperrt ist, kann der Strom auch weiterhin im Stromkreis von Steuerwicklung 26 und leitendem SCR 27 fließen. Obwohl die Steuerwicklung 26 auf einen Schenkel des Kernes 10 gewickelt ist, hat sie keine sehr feste induktive Kopplung mit Primärwicklung 12 oder Sekundärwicklung 13, weil im Zündzeitpunkt der vom Stromfluß im Primärkreis erzeugte jetzt plötzlich zusammenbrechende Magnetfluß auf den magnetischen Nebenschluß 18 des Kernes 10 konzentriert und relativ wenig dieses Flusses mit der Steuerwicklung 26 gekoppelt wird. So wird nur ein unbedeutender Teil der zur Zündfunkenerzeugung verwendeten Energie zur Steuerwicklung 26 abgezweigt.

Die AuslösHwicklung 28, mit der das Halbleiterventil SCR 27 im Zünd-Zeitpunkt des Maschinenzyklusses geöffnet wird, liegt in einer Reihenschaltung mit der Zenerdiode 29,

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dem Steueranschluß des Halbleiterventils 27 und der Kathode des letzteren. Da die erwähnte Kathode an Masse liegt, liegt auch dieser Reihenschaltungskreis parallel zum Stromkreis von Halbleiterventil 27 und Stexierwicklung 26. Das Halbleiterventil 27 bleibt gesperrt, bis die Spannung an der Auslösewicklung 28 die Ansprechschwelle der Zenerdiode 29 übersteigt. So verhindert die Zenerdiode 29 wesentliche Änderungen der Abschaltzeit der Transistoranordnung 23 bei unterschiedlichen Maschinendrehzahlen und bei Halbleiterventilen, die unterschiedliche Steuerspannungen benötigen.

Die Auslösewicklung 28 ist auf den Schenkel 32 eines kleinen L-förmigen Kernes 31 gewickelt, welcher an der Innenseite des Kernschenkels 17 befestigt ist, welcher aus erster von dem umlaufenden Magnetsystem 8 in die Ausrichtungslage Irommt. Wie dargestellt, ist der die Auslösewicklung 28 tragende Schenkel 32 des Kernes 31 so angeordnet, daß er vom Schenkel 17 in der Richtung abgewandt ist, in der die UmIaufbewegung des Magnetsystems 8 erfolgt. Der andere Schenkel 33 des L-förmigen Kernes, der nahe und parallel zur Innenseite des Kernschenkels 17 liegt, ist am freien Ende als kleine Polfläche ausgebildet, die dem Umlaufkreis des Magentsystems sehr nahe kommt.

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Aufgrund ihrer räumlichen Anordnung und der L-förmigen Gestalt arbeitet der Auslösewicklungskern 31 mit dem Magnetsystem S so zusammen, daß ein Magnetflußpfad mit großem Luftspalt entsteht. Wenn das Magnetsystem 8 sich einer Lage nähert, in der der Zündfunke auftreten soll, d. h. sich einer Lage nähert, in der die Magnetpole N und 32 auf die Kernschenkel 16 und 17 ausgerichtet sind, verläuft der mit dem Av.slösewicklungskern 31 verkettete magnetische Fluß von Nordpol N über den Luftspalt zum freien Ende des Kernschenkels 32 des Auslösewicklungskernes, durch dessen Schenkel 32 und 33 und dann zum Südpol S2 . Wegen der vergleichsweise geringen Breite und der vergleichsweise großen Fläche des Luftspaltes zwischen dem Schenkel 33 des Kernes 31 und dem Schenkel 17 des Induktorkernes 10 liegt der Induktorkernschenkel 17 ebenfalls in dem vorbeschriebenen magnetischen Kreis, so daß ein Teil des dort durchgehenden Magnetflusses auch über den Auslösewicklungs-Kernschenkel 33 zum Südpol S2 verläuft.

In dem Intervall, in dem die Transistoranordnung 23 leitend ist, erzeugt das Magnetsystem 8 einen stetig wachsenden Magnetfluß im Auslösewicklungskern 31. Im

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Zündzeitpunkt \vird aber ein Zwischenraum 3^· zwischen riordpol IT und. Südpol 32 des Magnetsysteos 8 auf den Ilernsckenkel 53 ausgerichtet, so daß sich eine schnelle Verminderung der Plußdichte in den mit der Auslösewiciclung 28 verketteten Magnetfluß ergibt. Dieser schnell abfallende Magnetfluß induziert in der Auslösewicklung 28 eine Spannung, die schnell auf die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 29 ansteigt, so daß im Steuerkreis des Halbleiterventils SCR 27 ein Strom fließen kann.

Theoretisch könnte bei hohen Maschinendrehzahlen die Spannung an der Äuslösewicklung 28 schneller ansteigen und auch größere Werte erreichen als bei geringen Maschinendrehzahlen. Wäre dies der Fall, würde bei höheren Maschinendrehzahlen die Durchbruchsspannunrc der Zenerdiode 29 früher im Maschinenzyklus erreicht, so daß sich eine gewünschte automatische Vorverstellung des Zündzeitpunktes ergeben würde. Die Praxis zeigt jedoch bei einer, wie dargestellt angeordneten Auslösewicklung 28, daß der Zündzeitpunkt bei allen Maschinendrehzahlen nahezu konstant ist, genauso wie dies bei mechanischen Unterbrechersystemen der Fall ist, die mit einer Nocke auf der Maschinenkurbelwelle betätigt werden» Eine solche zeitliche Festlegung

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des Zündzeitpunktes ist verste.ndlicherweise bei kleinen Brennkraftmaschinen konventionell.

Ss wird verrautet, daß der Grund dafür, daß die Äuslösev/icklung 23 in der Praxis nicht für eine automatische Vorverlegung des Zündzeitpunktes sorgt, zum Teil darin liegt, daß der Auslösewicklungskern 31 im Bereich des Scheitelwertes der Magnetflußwelle wegen der großen Magnetkraft des Dauermagneten 19 trotz des Luftspaltes im zugehörigen magnetischen Kreis magnetisch gesättigt ist. Wegen der Hysterese des Spulenkern-Metalles variiert die Inderungsgeschwindigkeit der Flußdichte im Auslösewicklungskern nicht so stark mit sich ändernden Maschinendrehzahlen, als es bei einem nicht gesättigten Kern der Fall wäre. So bleibt die Spannü^^s^kwindigkeit in der Auslösewicklung in Relation zur Maschinendrehzahl nahezu konstant. Eine Vergrößerung der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit bei höheren Maschinendrehzahlen wird behindert durch die Zeitkonstante der Auslösewicklung 28 selbst. Um eine Spannung zu erzeugen, die die Durchbruchsspannung der Zenerdiode bei allen Maschinendrehzahlen, einschließlich der Anlaßdrehzahlen übersteigt, muß die Auslösewicklung 28 eine relativ hohe Windungszahl haben. Da die Auslösewicklung 28

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mit vergleichsweise dünnem Draht gewickelt ist, ist ihre Induktivität relativ groß gegenüber dem ohmschen Widerstand. Daraus ergibt eine recht große Zeitkonstante, die verstilndlichervreise von der Maschinendrehzahl unabhängig ist und für eine Spätzündung bei hohen Maschinendrehzahlen und eine Frühzündung bei geringen Maschinendrehzahlen sorgt. Auf diese «eise sorgt die Zeitkonstanten-Cliarakteristik der Auslösewicklung selbst für eine Unterdrückung der Dynamik des Magnetkreises in solcher Weise und solchem Umfang, da3 die Steuerimpulse für das Halbleiterventil SCR 27 stets dann übertragen werden,wenn die Kurbelwelle einen zuvor festgelegten Punkt auf Ihrem Umlaufweg erreicht^ und zwar genauso wie bei einem fest eingestellten Unterbrecherkontaktsystem unabhängig von der Brennkraftrnaschinendrehzahl.

Aus funktinne3.1er Sicht gesehen, könnte die Auslösewicklung und deren Magnetkern 31 anstelle der vorstehend beschriebenen und dargestellten Lage auch an der rechten Seite des rechtsliegenden Kernschenkels 16 angebracht sein. In der vorerwähnten abgeänderten Lage wäre die Auslösewicklung

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jedoch nicht so gut geschützt, wie in der Lage zwischen den Schenkeln 16 und 17. Außerdem wird die Gesamtanordnung durch die dargestellte Ausführungsform besonders kompakt.

Die Zenerdiode 29 verhindert das öffnen des Halbleiterventils SCR 27 bis die Spannung an der Auslösewicklung einen zuvor festgelegten Wert erreicht, so daß die Transistoranordnung 23 bei allen Maschinendrehzahlen zum gleichen Zeitpunkt sperrt. Da über die Zenerdiode 29 ein geringer Strom zum Steueranschluß des Halbleiterventils 27 durchsickern könnte, bevor die Spannung an der Auslösewicklung die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 29 erreicht, und es bei empfindlichen Halbleiterventilen durch solche Leckströme zu einer vorzeitigen Auslösung kommen kann, ist mit dem Steuerkreis des Halbleiterventiles 27 ein Widerstand 35 parallel geschaltet, der diese Leckströme im Nebenschluß ableitet. Hierdurch wird verhindert, daß das Halbleiterventil 27 nicht eher freigeben werden kann, als bis die volle Durchbruchs spannung der Zer.erdiode 29 an der Auslösewicklung 28 entstanden ist. Der Widerstand ist mit einem Anschluß mit der Verbindungsleitung zwischen Zenerdiode 29 und Steueranschluß des Halbleiterventils verbunden und liegt mit dem anderen Anschluß an Masse, so

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daß dieser Widerstand auf ein Potential kommt, welches zi^isehen der Halbleiterventil-Kathode und der an Hasse liegenden Seite der Auslösewicklung vorhanden ist.

Mit der Auslösewicklung 28 und der Zenerdiode 29 ist eine Diode 40 in Reihe geschaltet, um einen x^eiteren möglichen Grund für eine irrtümliche Festlegung des Auslösezeitpunktes des Halbleiterventils zu beseitigen. Ohne die Diode 40 könnte in dem Stromkreis von Auslösewicklung 28, Widerstand 35 und Zenerdiode 29 ein entgegengesetzter Stromfluß auftreten, bevor die Auslösewicklung 28 im Sinne einer öffnung des Halbleiterventiles induziert wird. Ein solcher entgegengesetzter Stromfluß könnte eventuell über die Zeit hinaus andauern, in der sich die zu nutzende Vorwärtsspannung entwickeln muß. Hieraus könnte sich eine Rückwärtsverschiebung des Zeitpunktes ergeben, zu dem die Vorwärtsspannung an der Auslösewicklung 28 die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 29 erreicht. Die Diode 40 sperrt solche unerwünschten Rückströme und sorgt dafür, daß der Strom im Auslösewicklungskreis nur in Vorwärtsrichtung fließen kann, wie es für ein ordnungsgemäßes Offnen des Halbleiterventils erforderlich ist.

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Damit die Transistoranordnung 23 vollständig und exakt bei dem öffnen des Halbleiterventils 27 gesperrt wird, muß das Potential der Basisklenme B gegenüber der zugehörigen Emitterklemme E sehr schnell auf einen Wert gebracht werden, der unterhalb der Basis-Emitter-Schwellenspannung der Transistoranordnung 23 liegt. Wenn das Halbleiterventil 27 leitet, hat es einen gewissen Widerstand und damit auch einen Spannungsabfall, der höher sein könnte, als die Basis-Emitter-Schwellenspannung der Transistoranordnung 23, so daß diese dazu tendieren könnte, langsamer oder unvollständig zu sperren. Obwohl dies nicht immer der Fall sein wird, muß hier aber berücksichtigt werden, daß Betriebsdaten-Schwankungen zwischen den einzelnen elektronischen Bauelementen gleicher Type vorkommen und daß es die Produktionseffizienz erfordert, daß die gebaute Schaltvorrichtung immer in der Lage ist, befriedigend zu arbeiten, ohne daß man zuvor individuelle Abstimmungen der verwendeten Komponenten vornehmen muß. Aus diesem Grunde enthält die Schaltvorrichtung eine Diode 30 zwischen der nicht an Masse liegenden Klemme der Steuerwicklung 26 und der Basisklemme B des Transistors 23. Diese Diode 30 ist mit einer kleinen Sperrspule 38 parallel geschaltet, welche über der Steuer-

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wicklung 26 im entgegengesetzten Wickelsinn aufgebracht sein kann. Bei der Fertigung können Steuerwicklung 26 und Sperrspule 38 mit einem einzigen Draht gewickelt sein. Die Steuerwicklung 26 wird zunächst in einem Wickelsinn gewickelt. Dann wird mit dem Wickeldraht eine Anschlußleitung verbunden zum Anschluß der beiden Wicklungen 26 und 38 an die Basisklemme B und das Halbleiterventil 27. Anschließend wird in entgegengesetzter Richtung weitergewickelt, um die Sperrspule zu erzeugen.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß die Spannung an der Sperrspule 38 mit der Diode 30 überbrückt ist, die dann durch diese Spannung in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Die Steuerwicklung 26 ist so ausgebildet, daß die an ihr anliegende Spannung zu der Zeit, zu der die Transistoranordnung 23 leitet, größer ist, als das Steuerpotential, welches an der Basisklemme B benötigt wird. Hierbei ist die Spannung um den Betrag größer, der dem Spannungsabfall an der Diode §0 entspricht. Wenn das Halbleiterventil 27 geöffnet wird, fällt die Spannung an der Basisklemme B unmittelbar auf Massepotential, d. h. auf das Potential der Emitter-Klemme E ab, zumal der Spannungsabfall an der Diode 30, welcher mit der Sperrspule 38 aufrechterhalten wird, gleich dem Spannungsabfall am Halbleiterventil 27 ist.

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Beim Sperren der Transistoranordnung 2.0 tendiert das Potential an der Kollektorklemme C wegen der Induktivität der Primärwicklung dazu, schnell einen hohen Viert zu erreichen. Bei einer so hohen Vorspannung an der Basis-Kollektor-Strecke lassen die meisten Transistoren über diese Strecke einen Leckstrom durch. Die Sperrspule und die Diode 30 arbeiten jedoch so miteinander und dem leitenden Halbleiterventil 27 zusammen, daß die Basis des Transistors auf Massepotential bleibt, so daß die Transistoranordnung 23 nicht die Möglichkeit hat, sich selbst wieder in den leitenden Zustand zu bringen. Die Leck^tröme werden über Sperrspule 38 und Halbleiterventil zur Masse abgeleitet. Obwohl sie in der Primärwicklung 12 fließen, sind alle Leckströme über die Kollektor-Basis-Strecke zu klein, um die Funkenenergie wesentlich zu beeinflussen.

Einige monolithische Darlington-Schaltungen enthalten eine zwischen Kollektor- und Emitter-Klemmen geschaltete Diode, welche so angeordnet ist, daß sie entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Transistorelemente leitet. Bei einem Magnetinduktor ergibt sich eine Periode, in der ein sich

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aufbauender Hagnetfluß den Induktorkern durchsetzt j diese Periode geht dem Intervall voran, in dem der Stromfluß im Primärkreis erwünscht ist. Wenn während dieser Periode ein Stromfluß durch die Paralleldiode der Darlington-Schaltung fließen könnte, würde der sich aufbauende Fluß im Primärkreis einen Rückstrom induzieren, der nicht mehr das Bestreben hätte, sich abzubauen und zu reversieren, sondern bestehen zu bleiben, so daß die Magnetflußänderung, die für den Funkenimpuls verantwortlich ist, kleiner wird, so daß sich eine geringere Funkenenergie ergibt. Dieses Problem entsteht nicht bei einen Einzeltransistor oder einer Darlington-Schaltung, die aus Einzeltransistoren aufgebaut ist. Für eine optimale Kombination von Anlaufverhalten und minimalen Kosten für die Schaltvorrichtung ist jedoch günstiger eine monolithische Darlington-Schaltung zu verwenden. Solche Dar ling ton-Schaltungen ohne Paralleldiode sind im Handel erhältlich. Verglichen mit einem Einzeltransistor hat eine Darlington-Schaltung im allgemeinen eine größere Verstärkung bei geringen Strömen, was zur Erzeugung eines hochenergetischen Zündfunkens bei Maschinenanlaßdrehzahlen erwünscht ist. Bei sonst gleichen Daten zeigt sich im allgemeinen, daß mit größer werdender Verstärkung im Transistor bei geringen Strömen die

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Anlaufdrehzahl des Magnetinduktors, d. h. die niedrigste Kurbelwellendrehzahl, bei der noch ein bi'auchbarer Funke erzeugt wird, geringer wird.

Die Schaltung gemäß Fig. 4 ist für eine monolithische Darlington-Schaltung mit parallel geschalteter Diode geeignet. Diese Schaltung kann aber auch mit der dargestellten Darlington-Schaltung ohne Diode oder mit einem Einheitransistor arbeiten. In Fig. 4 liegt eine Diode 36 · in Reihe mit der Primärwicklung 12 und der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoranordnung. Die Diode 36 ermöglicht einen Vorwärtsstrom durch den Transistor und sperrt den Rückstrom durch irgendwelche Paralleldioden, die in der Transistorschaltung enthalten sein können. Die Hauptaufgabe der Diode 36 ist es jedoch, unabhängig davon, ob die Transistorschaltung eine Paralleldiode enthält oder nicht, mit der Sperrspule 38 so zusammenzuarbeiten, daß es zu einer unmittelbaren Sperrung der Transistorschaltung kommt, wenn man das Halbleiterventil 27 in öffnender Richtung ansteuert. In der Schaltung der Fig. 4 liegt die Sperrspule 38 parallel zur Diode 36, welche die an dieser Spule auftretende Spannung kurzschließen kann. Die Wicklungen 26 und 38

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können auch hier mit einem einzigen durchgehdnen Draht gewickelt werden. In diesem Falle wird jedoch die Anzapfung» die vor dem Wickeln der Sperrspule 38 herausgeführt wird, mit der an Masse liegenden Seite der Schaltung verbunden, während die nicht an Hasse liegende Klemme der Sperrspule 38 zwischen Emitter E und Diode 36 angeschlossen wird.

■Ware die Sperr spule 38 nicht in der Schaltung gemäß Fig. vorgesehen, ergäbe sich an der Diode 36 zu einem späteren Zeitpunkt der Transistorabsehaltung ein verminderter Spannungsabfall, da dann der Diodenstrom auf einen Wert abfällt, den im wesentlichen der ohmsehe Widerstand der Diode bestimmt. Aufgrund des im wesentlichen konstanten Spannungsabfalles an dem leitenden Halbleiterventil 27 würde dann eine geringe Potentialdifferenz an der Basis-Emitter-Stpecke der Transistorschaltung verbleiben, so daß ein gewisser Strom weiterhin durch die Primärwicklung fließen könnte. Wenn aber die Sperrspule 38 parallel zur Diode 36 geschaltet ist, bleibt während der gesamten Zeit des Sperrvorganges ein konstanter Spannungsabfall an der Diode 36 bestehen. Der erwähnte Spannungsabfall ist im wesentlichen gleich dem Spannungsabfall am Halbleiterventil 27. So stellt die Spule 38 sicher, daß die Spannung an der Emitter-

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Klemme E auf einem festen Wert oberhalb des Massepotentials bleibt, die im wesentlichen gleich der Spannung an der Basisklemme B ist.

Es ist offensichtlich, daß am eingeschalteten Transistor ein Spannungsabfall auftritt und daß, wenn die Primärwicklung 12 der Fig. 3 befriedigend mit mechanischen Unterbrecherkontakten arbeiten könnte, der geringere Strom in einer Halbleiterschaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Funken erzeugt, der nicht genug Energie enthält, um den Brennstoff bei schlechten Anlaßbedingungen zu zünden. Die Zündfunkenenergie wird ebenfalls in ganz geringem Maße durch den Strom vermindert, der nach dem Einschalten des Halbleiterventils 27 durch die Steuerwicklung 26 fließt, da dieser Strom im Magnetinduktor einen schwächenden Magnetfluß induziert. Eine v/eitere geringfügige Funkenenergie-Verminderung bedingt der geringe Strom, der nach Sperren des Transistors aufgrund des Kollektor-Basis-Leckstromes in der Primärwicklung 12 fließt. Trotz dieser nachteiligen Faktoren kc-nn der erwünschte hochenergetige Zündfunken durch einfaches und billiges Vergrößern der Windungszahl der Primärwicklung um etwa 40 % im Vergleich zu einer Primärwicklung für

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mechanische Unterbrechersjrsteme erhalten werden. So liefert der dargestellte Magnetinduktor mit mechanischem Unterbrechersystem und einer Primärwicklung von 74 Windungen einen sehr ausreichend kräftigen Zündfunken. Eine Primärwicklung in gleicher Drahtstärke mit 105 Windungen liefert aber in Verbindung mit der Halbleiter-Schaltvorrichtung der Fig. 3 bei Anlaßdrehzahlen einen gleichwertigen Zündfunken. In der Schaltung der Fig. 4 bildet die Diode 36 einen zusätzlichen Widerstand im Primärkreis, so daß die Primärwicklung noch mehr Windungen benötigt - hier liegt ein Nachteil der Anordnung gemäß Fig. 4 gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 3»

In allen anderen Beziehungen sind der Magnetinduktorkern, dessen Wicklungen, das Magnetsystem und das Schwungrad identisch mit den entsprechenden Bauteilen in bekannten Zündvorrichtungen mit Unterbrecherkontakt. Die Anpassung des Magnetinduktors an die Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert keine Lageänderungen des Magnetinduktors am Maschinengehäuse und es braucht auch nicht das Schwungrad in einer anderen Lage auf der Kurbelwelle verkeilt zu werden.

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Aus der vorstehenden Beschreibung· und den beigefügten Zeichnungen ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung zu einer kompakten, verläßlichen und sehr preiswerten kontaktIosen Schaltvorrichtung für Schwungrad-Magnetinduktor-Zündsystemen führt und daß, selbst wenn die Halbleiterkomponenten der Schaltvorrichtung der
vorliegenden Erfindung normale Schwankungen ihrer Betriebsdaten aufweisen, die Schaltvorrichtung stets
für einen festliegenden Zündzeitpunkt bei allen Maschinendrehzahlen sorgt und damit vergleichbar ist mit einem fest eingestellten Unterbrecherkontakt-Zündsystem.

Für den Fachmann ist es auch offensichtlich, daß die Erfindung gegenüber der vorstehenden Beschreibung
abwandelbar ist.

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Leerseite

Claims

Pat entans arüche

1.\ Zündvorrichtung für zyklisch -arbeitende Brennkraftmaschinen mit induktiv ,gekoppelten Primär- und Sekundärwicklungen auf einem Magnetinduktorkern, einer an die Sekundärwicklung angeschlossenen Funkenstrecke, einem synchron zum "Maschi-nenzyklus vor dem Magnetinduktorkern umlaufenden Magneten, Welcher vor dem Zeitpunkt, zu dem die Zündspannung zu erzeugen ist, in der Primärwicklung eine Spannung induziert, und einer die Primärwicklung kurzschließenden Schaltvorrichtung, welche zum Zündzeitpunkt plötzlich öffnet und den Stromfluß in der Primärwicklung unterbricht, gekennzeichnet durch einen mit der Kollektor-Emitter-Strecke (C-E) an die Primärwicklung (12) angeschlossenen

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Transistor ^(23) f eine induktiv ©it dem Magnetinduktorkern (10) gekoppelte Steuerwicklung (26), welche mil. dsr Basis-Emitter-Strecke .{B-Ej -dss fransistors -(23) verbtinden und so angeordnet ist, daß der d.ureh den Magneten (20) in.ihr Induzierte "Strom in -der vor dem Zündzeitpunkt liegendeii Periode &Bn ITransistor |23l leitend machtj einen mit Anode und Kathode an iden Klemmen der SteueriVickliing {26) liegenden gesteuerten Gleichrichter {2?), welcher im leitenden -Zustand die Steuerwicklung (26) kurzschließt und den Steuerstrom zum "TransistöT (23) -unterbricht, eine Zenexdiode (29) am Steueranschluß des gesteuerten Gleichrichters (27) und eine -neben dem Umlaufkreis des Magneten (20) angeordnete Auslösewicklung (28) zwischen der vom SteueransGhluß des gesteuerten Gleichrichters (2?) abgelegenen Klemme der Zenerdiode (29) und der Kathode des gesteuerten Gleichrichters (27), wobei die Auslösewicklung (28) so angeordnet und bemessen ist, daß die in ihr durch den Magneten (20) induzierte Spannung z"um Zündzeitpunkt einen Wert übersteigt, durch den der gesteuerte Gleichrichter (27) leitend wird.

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2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet-, daß die Reihenschaltung von Steuerwicklung (26) und Basis-Emitter-Strecke (B-E) des Transistors (23) eine Gleichrichterdiode (36) enthält, die in dieser Reihenschaltung einen Spannungsabfall erzeugt, der im wesentlichen dem Spannungsabfall am gesteuerten Gleichrichter (27) in dessen leitendem Zustand gleich ist und beim Leitendwerden des gesteuerten Gleichrichters (27) den Transistor (23) unverzüglich sperrt.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Gleichrichterdiode (36) eine mit dem Magnetinduktorkern (10) induktiv gekoppelte Sperrspule (38) geschaltet und so angeordnet ist, daß sie entlang der Gleichrichterdioden-Strecke (36) in Durchlaßrichtung eine Spannung aufrecht erhält, die eine vollständige Sperrung des Transistors (23) be\^irkt, wenn der gesteuerte Gleichrichter (27) leitend ist.

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4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen zwischen Steuerelektrode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters (27) liegenden Widerstand (35).

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,, daß. zwischen dem Steueranschluß des gesteuerten Gleichrichters (27) und der Steuerwicklung (26) ein Diodengleichrichter (40) liegt, welcher einen Stromfluß durch die Steuerwicklung (26) nur in der Richtung ermöglicht, in der der gesteuerte Gleichrichter (27) freigegeben wird.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung (26) einen wesentlich höheren Widerstand hat als die Primärwicklung (12) _% so daß durch sie bei leitend gesteuertem Gleichrichter (27) nur ein kleiner Strom fließt.

7. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (23) eine monolithische Darlington-Schaltung ist.

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