DE3135407C2 - Magnet-Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung der kontaktfreien Unterbrecherbauart für eine Brennkraftmaschine, mit einem Regelkreis, der ein Paar Feststoff-Halbleiter-Vorrichtungen umfaßt, deren einer in regelnder Verbindung mit der anderen steht. Die Zündvorrichtung hat einen Hochspannungstransformator mit einer Sekundärwicklung, die an eine Zündkerze angeschlossen ist, und eine Primärwicklung, die durch die geregelte Halbleitereinrichtung des Halbleiterpaares parallel (in den Nebenfluß) geschaltet ist. In der Primärwicklung wird ein Strom induziert und sodann im Bereich seines Maximalwertes durch Nichtleitendmachen der beiden Halbleitervorrichtungen unterbrochen. Der kontrollierende (regelnde) Halbleiter kann ein Gatter-geregelter Schalter oder eine sogenannte Gatter-Abschaltvorrichtung sein, während der kontrol lierte (geregelte) Halbleiter ein Leistungstransistor sein kann. Der Strom der Primärwindung wird durch Bewegung eines von einer Schwungscheibe getragenen Permanentmagneten, der sich hinter dem Hochspannungstransformator befindet, erzeugt, während die Stromunterbrechungseinrichtung eine Kontrollspule aufweist, die an den kontrollierenden Halbleiter angeschlossen ist und sich nahe bei dem Hochspannungstransformator befindet, um von der Permanentmagnetbewegung influenziert zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnet-Zündeinrichiung für eine Brennkraftmaschine mit einem gleichzeitig als Zündspule wirkenden Zündanker, der eine Primärwicklung und eine an eine Zündkerze anzuschließende Sekundärwicklung trägt, mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem zum Induzieren einer Spannung in der Primärwicklung, mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterschalter, wobei der als Transistor ausgebildete zweite Halbleiterschalter unmittelbar parallel zur Primärwicklung liegt und der Eingangsanschluß des ersten Halbleiterschalters unmittelbar mit dem Eingangsanschluß des zweiten Halbleiterschalters und der Ausgangsanschluß des ersten Halbleiterschalters unmittelbar mit dem Steueranschluß des zweiten Halbleiterschalters verbunden ist

ίο und wobei der erste Halbleiterschalter den zweiten Halbleiterschalter steuert, und mit einer an den Steueranschluß des ersten Halbleiterschalters angeschlossenen Steuerwicklung, in der auf Grund der Beeinflussung durch das umlaufende Magnetsystem eine Steuerspannung induziert wird, welche zur Erzeugung eines Stromflusses durch die Primärwicklung den ersten und damit auch den zweiten Halbleiterschalter leitend macht, wenn die Spannung in der Primärwicklung induziert wird, und welche den ersten und damit auch den zweiten Halbleiterschalter zur Unterbrechung des Stromflusses durch die Primärwicklung und zur Erzeugung eines Zündfunkens wieder sperrt, wenn der Stromfluß in der Primärwicklung in etwa seinen Maximalwert erreicht hat.

Eine derartige Zündeinrichtung ist aus US-PS 40 90 488 bekanntgeworden. Ein ganz wesentliches Anliegen der einschlägigen Technik besteht immer wieder darin, die Herstellungskosten solcher Einrichtungen, die ja Massenartikel sind, so weit wie möglich zu

jo verbilligen. Die bekannten Einrichtungen weisen immer noch eine große Zahl von Einzelteilen auf, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen.

Was die technologische Leistung anbetrifft, so ist von solchen Einrichtungen zu fordern daß sie den Primär-

j5 strom des Transformators sehr rasch unterbrechen und damit eine möglichst hohe Zündspannung erzielen.

Bei der Einrichtung gemäß der genannten US-PS ist eine Kontrollspule vorgesehen, um die Darlington-Transistoren einzuschalten, da sich zwischen dieser Spule ui.d dem Kontrollterminal des Darlington-Paares eine Diode befindet. Fällt der Basisantrieb zu diesem Darlington-Paar in genügendem Maße ab, so wird das Darlington-Paar nicht-leitend. Jedoch geht die Stromunterbrechung nicht genügend rasch vor sich, so daß die induzierte Funkenspannung auch nicht so hoch ist, daß sie allen Anforderungen genügt.

Eine weitere Einrichtung ist aus US-PS 34 84 677 bekanntgeworden. Hierbei sind drei Kcntrollspulen auf einem der drei Schenkel eines E-förmig ausgebildeten Statorkernes angeordnet. DE-OS 26 30 372 offenbart eine getrennte Anordnung der Kontrollspule. Eine weitere Veröffentlichung, nämlich US-PS 4188 930 zeigt eine Kontrollspule auf einem magnetischen Kern dicht bei dem Zündtransformatorkern. Bei der letztgenannten Anordnung ist eine äußerst komplexe Gestaltung notwendig, um die gewünschte Funktion auszuführen, wie sich aus der Schrift selbst sehr gut erkennen läßt.

Alle genannten Bauarten umfassen eine verhältnismä-

bo ßig große Anzahl von Einzelkomponenten, so daß sie in der Herstellung entsprechend teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten, daß sie mit einer geringstmöglichen Anzahl von Einzelteilen auskommt, und daß dabei der Primärstrom äußerst schnell unterbrochen und eine sehr hohe induzierte Funkenspannung hervorgerufen wird. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprü-

chen wiedergegebenen Merkmale gelöst.

F i g. 1 zeigt eine Ansicht eines Stators einer Magnet-Zündeinrichtung mit einem Teil eines Schwungrades einer Brennkraftmaschine und einem am Umfang angeordneten Dauermagneten.

F i g. 2 zeigt ein Schaltschema der Magnet-Zündeinrichtung von F i g. 1.

In der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen

Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die nur beispielhaft und nicht im Sinne einer Einschränkung gedacht ist.

Wie man sieht, umfaßt die dargestellte Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eine Funkenspule 11 mit einer Primärwicklung 13 und einer Sekundärwicklung 15. Dabei ist die Sekundärwicklung 15 über einen Kerzen-Leitungsdraht 17 an eine Zündkerze angeschlossen, die nur schematisch als Spalt 19 'eranschaulicht ist. Die von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschi- -jn ne getriebene Schwungscheibe 21 trägt auf ihrem Umfang einen Dauermagneten 23 hoher Koerzitivkraft; dieser läuft während des Schwungrad-Umlaufes in nächster Nähe an der Funkenspule vorbei. Der Dauermagnet ist tangential gepolt, so daß er einen Dauer-Nordpol im Eisenpolschuh 25 und einen Dauer-Südpol im Eisenpolschuh 27 erzeugt. Die Schwungscheibe ist im übrigen aus nicht-magnetischem Material wie beispielsweise Guß, Aluminium hergestellt und kann ein dem Magneten 23 diametral gegenüberliegendes m Gegengewicht tragen. Diese Dauermagnet-Schwungscheibe erzeugt in der Primärwicklung 13 ein Magnetfeld, das sich synchron mit dem Umlauf der Schwungscheibe ändert.

Der Steuerkreis umfaßt einen Leistungstransistor 29 r, mit einem Kollektor 31 und einem Emitter 33, der parallel zur Primärwicklung 13 liegt. Dieser Leistungstransistor ist an einen Gatter-gesteuerten Thyristor-Schalter 35 angeschlossen, der seinerseits durch eine Steuerspule 37 gesteuert wird.

Sleuerspule 37 befindet sich in nächster Nähe der Funkenspule 11, im Gegensatz zu beispielsweise der Anordnung innerhalb der Schwungscheibe oder in Umfangsrichtung von der Funkenspule im Abstand angeordnet; sie wird während desselben Zeitintervalles, während welchen die Funkenspule durch das Magnetfeld beeinflußt wird, durch den Durchgang des Dauermagneten beeinflußt. Steuerspule 37 schafft insbesondere ein Signal, das den Gatter-gesteuerten Schalter 35 abschaltet, die Basisstromzufuhr zum ">" Transistor 29 unterbricht und damit auch den Transistor außerstande setzt, den Primärwicklungs-Stromfluß durch Transistor 29 zu unterbrechen und eine funkenerzeugende Spannung, die dem Zündke.zenspalt 19 zuzuführen ist, in der Sekundärwicklung 15 zu 5ί induzieren. Die Steuerspule 37 ist in bezug auf die Funkenspule und die Pole 25 und 27 derart angeordnet, daß der Primärwicklungsstrom nahe jenem Zeitpunkt unterbrochen wird, in welchem der Strom einen Maximalwert erreicht. Die Unterbrechung zu diesem e>o Zeitpunkt erzeugt einen hohen Zeitanteil des Flußänderns innerhalb des magnetischen Kernes 39, so daß eine sehr hohe Ausgangsspannung erzielt wird.

Die Primärwicklung 13 und die Sekundärwicklung 15 sind, wie man aus F i g. 1 erkennt, konzentrisch zum mittleren Schenkel 41 eines E-förmigen, laminierten Magnetkernes 39 angeordnet (Bezugszeichen 11), mit den äußeren Schenkeln 45 und 47. Der Kern 49 der Steuerspule 37 kann von L-förmiger Gestait mit relativ wenigen Laminaten (Blechen) sein, dessen herabhängender Schenkel die Steuerspule 37 trägt, die dem mittleren Schenkel 41 des E-förm;gen Kernes benachbart ist und zu diesem im wesentlichen parallel verläuft Dieser Steuerspulenkern 49 kann zahlreiche mögliche Anordnungen in bezug auf Kern 39 haben, was dadurch bestimmt wird, durch welche von deren Kante die Pole 25 und 27 ausgewählt sind, um den Gatter-gesteuerten Schalter 35 ein- und auszuschalten. Bei der dargestellten Anordnung der Steuerspule 37 umfaßt der magnetische Flußweg für das magnetische Primärwicklungsfeld als auch die Steuerspule wenigstens einen Teil des mittleren Schenkels 41 und des Endschenkels 45, wenn der Fluß des Primärwicklungsstromes initiiert wird, und der Flußweg umfaßt wenigstens einen Teil des mittleren Schenkels 41 und das andere Ende 47 des E-förmigen Kernes dann, wenn der Primärwicklungsstrom unterbrochen ist.

Erreicht die Führungskante des Nordpoles 25 während des Betriebes und bei im Uhrzeigersinn, sowie durch Pfeil dargestellt, umlaufender Schwungscheibe, das vordere, (freie) Ende 51 des Steuerspulenkernes, so verbringt ein Signal von dieser Steuerspule den Gatter-gesteuerten Schalter 35 in dessen leitenden Zustand. Zu diesem Zeitpunkt verläuft der Primärflußweg für die Steuerspule 37 und die Funkenspule 11 durch den linken Endschenkel 45 des E-förmigen Kernes mittels der Basis 43 und des mittleren Schenkels 41 des E-förmigen Kernes. Ebenfalls zu dieser Zeit vermindert sich der Fluß im mittleren Schenkel 41. Später, wenn die ablaufende Kante 53 des Nordpoles 25 das Ende 51 des Steuerspulenkernes 49 erreicht, dann wird Spule 37 dahingehend beaufschlagt, daß sie den Gatter-gesteuerten Schalter 35 abschaltet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stromfluß durch den Transistor 29 nahe seines Maximalwertes. Diese abrupte Unterbrechung des Basis-Antriebsstromes zum Transistor 29 führt den Transistor schnell in seinen nicht leitenden Zustand über und erzeugt eine sehr abrupte Änderung des Flusses in Magnetkern 39 und damit die gewünschte hohe induzierte Spannung in der Sekundärwicklung 15. Bei einem Beispiel einer Zündeinrichtung war die Steuerspule 37 aus 2300 Windungen von Draht Nr. 44 aufgebaut, während die Primärspule 13 aus 335 Windungen von Draht Nr. 26 aufgebaut war, und die Sekundärspule aus 9350 Windungen von Draht Nr. 44. Der Leistungstransistor war vom Typus MJE13 005 Motorola Transistor, während der Gatter-gesteuerte Schalter vom Typ RCANr. G7100 war. Dieses letzte Element ist natürlich ein bistabiler Halbleiter, der Gatter-gesteuert ist und der sich von dem herkömmlichen Transistor darin unterscheidet, daß dann, wenn das Gatter einmal ausgelöst ist, keine Notwendigkeit zum weiteren Anlegen von Strom an diesem Gatter besteht, um die Vorrichtung in ihrem leitenden Zustand zu halten. Die Vorrichtung ist dem häufiger anzutreffenden, gesteuerten Gleichrichter (Thyristor) sehr ähnlich; bei dem Gatter-gesteuerten Schalter besteht jedoch die Möglichkeit des Abschaltens der Vorrichtung durch einen Reversiergatterstrom, der üblicherweise in der Größenordnung von 30—50% des die Vorrichtung durchströmenden Hauptstromes liegt. Bei dem herkömmlichen gesteuerten Gleichrichter wird nur dann abgeschaltet, wenn der Stromfluß aufhört, entsprechend einer Umkehr der Polarität der an die Vorrichtung angelegten Spannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnet-Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem gleichzeitig als Zündspule wirkenden Zündanker, der eine Primärwicklung und eine an eine Zündkerze anzuschließende Sekundärwicklung trägt, mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem zum Induzieren einer Spannung in der Primärwicklung, mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterschalter, wobei der als Transistor ausgebildete zweite Halbleiterschalter unmittelbar parallel zur Primärwicklung liegt und der Eingangsanschluß des ersten Halbleiterschalters unmittelbar mit dem Eingangsanschluß des zweiten Halbleiterschalters und der Ausgangsanschluß des ersten Halbleiterschahers unmittelbar mit dem Steueranschluß des zweiten Kalbleiterschalters verbunden ist und wobei der erste Halbleiterschalter den zweiten Halbleiterschalter steuert, und mit einer an den Steueranschluß des ersten Halbleiterschalters angeschlossenen Steuerwicklung, in der auf Grund der Beeinflussung durch das umlaufende Magnetsystem eine Steuerspannung induziert wird, welche zur Erzeugung eines Stromflusses durch die Primärwicklung den ersten und damit auch den zweiten Halbleiterschalter leitend macht, wenn die Spannung in der Primärwicklung induziert wird, und welche den ersten und damit auch den zweiten Halbleiterschalter zur Unterbrechung des Stromflusses durch die Primärwicklung und zur Erzeugung eines Zündfunkens wieder sperrt, wenn der Stromfluß in der Primärwicklung in etwa seinen Maximalwert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbleiterschalter (35) ein über seinen Steueranschluß abschaltbarer Thyristor ist, der mittels einer positiven Halbwelle der Steuerspannung leitend gemacht wird und der mittels einer negativen Halbwelle der Steuerspannung wieder gesperrt wird, daß die Steuerwicklung (37) mit ihrem einen Ende unmittelbar mit dem Steueranschluß und mit ihrem anderen Ende unmittelbar mit dem Ausgangsanschluß des ersten Halbleiterschalters (35) verbunden ist und daß der über den zweiten Halbleiterschalter (29) fließende Strom im wesentlichen der durch die Primärwicklung (13) fließende Strom ist.

2. Magnet-Zündeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (13) und die Sekundärwicklung (15) konzentrisch auf dem mittleren Schenkel (41) eines E-förmigen Magnetkerns (39) angeordnet sind.

3. Magnet-Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung (37) einen L-förmig gestalteten Kern (49) aufweist, dessen einer die Steuerwicklung tragender Schenkel benachbart und parallel zum mittleren Schenkel (41) des E-förmigen Magnetkerns (39) verläuft.