DE3737781A1 - Zuendanlage fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine und betrifft insbesondere eine Zündanlage, bei der ein Verteiler weggelassen ist und eine Serienfunken­ strecke benutzt wird.

Eine typische Zündanlage für eine moderne Brennkraftmaschine enthält eine Zündspule, einen Verteiler und Zündkerzen, je­ doch sind Zündanlageneinheiten bekannt, bei denen für jeden Zylinder der Maschine eine Zündspule vorgesehen ist und der Verteiler weggelassen ist. Bei dieser Anlage ist es aber erforderlich, die Zündspulen in der der Anzahl der Maschinen­ zylinder entsprechenden Anzahl vorzusehen. Ferner ist es bekannt, zum aufgeteilten Zuführen der Zündspannung von einer einzigen Zündspule zu allen Zündkerzen eine Kombination aus Transistoren und Dioden einzusetzen und auf diese Weise den Verteiler wegzulassen. Ferner ist ein Kondensatorzündsystem (CDI-System) bekannt, bei dem in Verbindung mit einem Vertei­ ler ein Kondensator verwendet wird und die Zündspule wegge­ lassen ist.

Das Kondensatorzündsystem wird hauptsächlich für Zweitakt- Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen verwendet, da mit dem Kon­ densatorzündsystem die für einen Funkenüberschlag mit kurzer Funkendauer benötigte hohe Spannung erzeugt werden kann. Beispielsweise darf bei einer Zweitakt-Sechszylinder-Brenn­ kraftmaschine bei 6000 Umdrehungen/min das Verteiler-Zeitin­ tervall für einen jeden Zylinder nicht mehr als 1,7 ms betra­ gen. Mit dem Kondensatorzündsystem kann die benötigte Span­ nung in einer derart kurzen Zeit erzeugt werden, während dagegen ein Zündspulensystem für eine einzelne Funkenentla­ dung eine Zeitspanne bis zu 5 ms benötigt.

Das Kondensatorzündsystem liefert jedoch verhältnismäßig geringe Entladungsenergie, so daß daher ein Problem insofern entsteht, als bei geringer Belastung der Maschine Fehlzündun­ gen auftreten. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, eine Zündspule zu benutzen, die bei dem Abschalten des Primär­ stroms einen Hochspannungsimpuls erzeugt. Die Verwendung eines Verteilers in einer Zweitaktmaschine ist jedoch schwie­ rig, da gemäß der vorstehenden Beschreibung die Zeit für die mit dem Verteiler zugeteilte Zündspulenentladung nicht den Forderungen entspricht. Daher kann es erforderlich werden, eine Einheiten-Zündanlage mit je einer Zündspule für jeden Zylinder der Maschine zu verwenden.

Bei der Zweitaktmaschine ergeben sich auch Probleme hinsicht­ lich schwacher Funkenentladungen an den Zündkerzen.

In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52­ 1 56 241 und der geprüften japanischen Gebrauchsmuster-Veröf­ fentlichung Nr. 56-16 799 ist eine Zündanlage mit einer Se­ rienfunkenstrecke offenbart, die in Reihe zu der Entladungs- Funkenstrecke der Zündkerze geschaltet ist. Die Serienfunken­ strecke wird auf vorteilhafte Weise dazu benutzt, der Zünd­ kerze statt einer allmählich ansteigenden Spannung eine schlagartig ansteigende Hochspannung zuzuführen, wodurch eine schwache Entladung verhindert wird, die auf Ablagerungen an der Elektrode der Zündkerze zurückzuführen ist, welche einen Kriechstrom zwischen der Elektrode und dem Körper der Zünd­ kerze verursachen.

Daher wird in einer Zweitaktmaschine vorteilhaft das Serien­ funkenstrecken-System zusammen mit dem Einheiten-Zündsystem verwendet. Bei dieser Gestaltung muß jedoch die Zündspule größer bemessen werden, da an der Serienfunkenstrecke selbst Entladungsenergie verbraucht wird und daher die Zündspule große Induktivität haben muß. Infolgedessen wird es schwie­ rig, die vielen Zündspulen für die jeweiligen Zylinder an der Maschine anzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Brenn­ kraftmaschine eine Zündanlage zu schaffen, bei der sich der herkömmliche Verteiler erübrigt und bei der den Zündkerzen die Hochspannungsimpulse mittels einer verringerten Anzahl von Zündspulen zugeführt werden. Dabei soll mit der Erfindung eine Zündanlage geschaffen werden, bei der in Reihe zu der Zündkerze eine Serienfunkenstrecke vorgesehen ist, um schwa­ che Entladungen an der Zündkerze zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Zündanlage für eine Brennkraftmaschine enthält eine Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung und eine Steuervorrichtung, die der Primär­ wicklung selektiv Primärstrom in einander entgegengesetzten Richtungen zuführt, um an der Sekundärwicklung jeweils Sekun­ därspannungen mit einander entgegengesetzten Polaritäten zu erzeugen. Die Sekundärwicklung ist an einem ersten Ende mit Masse verbunden, während von dem zweiten Ende zwei Leitungen bzw. Kabel abzweigen. An die Enden der beiden Leitungen sind zwei Zündkerzen mit daran ausgebildeten Funkenstrecken ange­ schlossen. In jeder der beiden Leitungen sind eine Vorrich­ tung zum Bilden einer Serienfunkenstrecke in Reihe zu der entsprechenden Funkenstrecke der Zündkerze und eine Diode zwischen dieser Serienfunkenstrecken-Vorrichtung und dem zweiten Ende der Sekundärwicklung angeordnet, an dem die beiden Leitungen verzweigt sind. Die Dioden in den beiden Leitungen sind zueinander entgegengesetzt gepolt, so daß die mit einer Polarität erzeugte Sekundärhochspannung durch eine der Dioden und die entsprechende Leitung und die mit der Gegenpolarität erzeugte Sekundärhochspannung durch die andere Diode und die zugeordnete Leitung hindurch gelangt, wodurch bei dem selektiven Zuführen des Primärstroms jeweils ein Funkenüberschlag an einer der beiden Zündkerzen hervorgerufen wird.

Mit der auf diese Weise gestalteten Zündanlage kann ohne einen herkömmlichen Verteiler die Hochspannung aus einer einzelnen Zündspule zwei Zündkerzen zugeführt werden, wobei die Serienfunkenstrecken-Vorrichtung dazu dient, eine schwa­ che Entladung an der Zündkerze zu verhindern.

Vorzugsweise besteht die Primärwicklung aus einem ersten und einem zweiten Wicklungsteil, die in Reihe zueinander geschal­ tet sind, wobei an den mittigen Verbindungspunkt zwischen den Wicklungsteilen eine aufladbare Batterie angeschlossen wird, während die anderen äußeren Enden der Wicklungsteile selektiv mit Masse verbunden werden, wodurch der Primärwicklung der Primärstrom selektiv in den einander entgegengesetzten Rich­ tungen zugeführt wird. Die Steuervorrichtung enthält vorzugs­ weise Transistoren für das selektive Zuführen des Primär­ stroms zu dem ersten und zweiten Wicklungsteil.

Die Zündkerze weist eine Mittelelektrode und eine Masseelek­ trode auf, zwischen denen an dem unteren Teil der Zündkerze die Funkenstrecke gebildet ist. Von der Mittelelektrode weg erstreckt sich ein oberer Kopfanschluß, der von einer Auf­ steckkappe abgedeckt wird. Die Serienfunkenstrecken-Vorrich­ tung wird zweckdienlich in der Aufsteckkappe angebracht, welche vorzugsweise einen Rohrkörper hat. In den Rohrkörper werden der Endanschluß der Leitung und der Kopfanschluß der Mittelelektrode einander derart gegenübergesetzt, daß dazwi­ schen ein Zwischenraum gebildet ist, wobei die Serienfunken­ strecken-Vorrichtung ein paar einander in diesem Zwischenraum gegenübergesetzter Elektroden aufweist, die an den Endan­ schluß der Leitung bzw. den Kopfanschluß der Mittelelektrode angeschlossen sind und die Serienfunkenstrecke bilden. In dem Zwischenraum in dem Rohrkörper wird ein mit einem inerten Gas gefülltes Glasröhrchen angebracht, in das die einander gegen­ übergesetzten Elektroden hineinragen. Das Glasröhrchen wird vorzugsweise mit einem Gummi-Polstermaterial in dem Rohrkör­ per festgelegt.

In diesem Rohrkörper wird vorzugsweise auch die Diode derart angebracht, daß sie an einer Stelle nahe der Serienfunken­ strecke angeordnet ist. Vorzugsweise wird eine Diode mit einer vorbestimmten Durchlaßwiderstandscharakteristik verwen­ det.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Zündanlage für eine Brenn­ kraftmaschine zeigt.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze mit einer Aufsteckkappe, in der eine Serienfunkenstrecke ausge­ bildet ist.

Fig. 3 ist eine Darstellung der Zündfolge einer Zweitaktmaschine.

Fig. 4 ist eine Darstellung, die die Ventilbetäti­ gungs-Zeitsteuerung und die Zündzeitsteuerung der Zweitaktma­ schine veranschaulicht.

Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm, das die Funktion der Zündanlage nach Fig. 1 veranschaulicht.

Fig. 6 ist eine der Fig. 2 gleichartige Schnittan­ sicht und zeigt die Zündanlage gemäß einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel, bei dem in der Aufsteckkappe die Zündkerze, die Serienfunkenstrecke und eine Diode angeordnet sind.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die die Funktion der Zündanlage mit der gemäß Fig. 6 angeordneten Diode veranschaulicht.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der Zünd­ anlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine Diode mit niedrigem Widerstand verwendet wird.

Fig. 9 zeigt grafische Darstellungen von Spannung- Strom-Kennlinien einer herkömmlichen, im wesentlichen wider­ standsfreien Diode und der in Fig. 8 gezeigten Diode mit dem niedrigen Widerstand.

Nach Fig. 1 enthält die Zündanlage gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel eine aufladbare Batterie 10, eine Zündspule 12, zwei Hochspannungskabel 14 und 15, zwei Zündkerzen 16 und 17, die an die Enden der Hochspannungskabel 14 bzw. 15 ange­ schlossen sind, zwei Serienfunkenstrecken-Vorrichtungen 18 und 19 zum Bilden von Serienfunkenstrecken in Reihe zu den Zündkerzen 16 bzw. 17 und zwei Dioden 20 und 21.

Die Zündspule 12 hat zwei zueinander in Reihe geschaltete Primärwicklungsteile 22 und 23 und eine Sekundärwicklung 24.

Die Batterie 10 ist an ihrem Pluspol mit der Primärwicklung, nämlich mit dem mittigen Verbindungspunkt zwischen den Pri­ märwicklungsteilen 22 und 23 verbunden. Die äußeren bzw. freien Enden der Primärwicklungsteile 22 werden über Transis­ toren 26 und 27 mit Masse verbunden. Mit den Transistoren 26 und 27 wird der Primärstrom durch Befehle aus einer (nicht gezeigten) Steuereinheit gesteuert. Wenn der Transistor 26 durchgeschaltet ist, fließt der Primärstrom in einer Richtung über den Primärwicklungsteil 22 zur Batterie 10. Wenn alter­ nativ der Transistor 27 durchgeschaltet ist, fließt der Pri­ märstrom über den Primärwicklungsteil 23 gleichfalls zur Batterie 10, jedoch ist hierbei die Stromrichtung der erste­ ren Stromrichtung entgegengesetzt. Daher kann durch das se­ lektive Zuführen des Primärstroms an der Sekundärwicklung 24 eine Sekundärspannung mit wechselnder Polarität erzeugt wer­ den.

Die Sekundärwicklung 24 ist an einem Ende mit Masse verbun­ den, während von dem anderen Ende die beiden Hochspannungska­ bel 14 und 15 wegführen. In den Hochspannungskabeln 14 und 15 sind zwischen diesem Verzweigungspunkt und der jeweiligen Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 bzw. 19 die Dioden 20 bzw. 21 in zueinander entgegengesetzter Polung angeordnet. Daher fließt entsprechend der Polarität der erzeugten Sekun­ därspannung der Strom über eine der Dioden 20 und 21, wodurch an der zugeordneten Zündkerze 16 oder 17 ein Funkenüberschlag hervorgerufen wird.

Die Fig. 2 zeigt die Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 gemäß einem Beispiel, bei dem die Vorrichtung in einer Auf­ steckkappe 30 der Zündkerze 16 angeordnet ist. Die Aufsteck­ kappe 30 ist auf bekannte Weise an dem Ende des Hochspan­ nungskabels 14 angebracht und bildet eine elektrische Verbin­ dung zwischen der Zündkerze 16 und der Zündspule 12. Die Zündkerze 16 hat eine Mittelelektrode 32 und eine Masseelektrode 34, zwischen denen an dem unteren Teil der Zündkerze 16 eine Funkenstrecke 36 gebildet ist. Von der Mittelektrode 32 weg steht in der Mitte der Zündkerze 16 ein oberer bzw. Kopfanschluß 38 vor. Die Aufsteckkappe 30 über­ deckt zumindest diesen Kopfanschluß 38 und enthält einen Steckkontakt 40, der mit dem Kopfanschluß 38 in Verbindung gebracht wird.

Die Aufsteckkappe 30 hat einen Rohrkörper 42 aus einem iso­ lierenden Kunststoff, eine an dem Boden des Rohrkörpers 42 aufgesetzte Gummibuchse 44 und eine auf das obere Ende des Rohrkörpers zur Wasserabdichtung aufgesetzte Gummikappe 46. Diese Gummikappe 46 ist derart ausgebildet, daß sie in den (nicht gezeigten) Zylinderkopfdeckel paßt und das Hochspan­ nungskabel 14 daran festhält.

Das Hochspannungskabel 14 ist in die Aufsteckkappe 30 hinein­ geführt und an einem Anschlußende 48 mit einem Steckkontakt 50 verbunden. Zwischen den einander gegenüberliegenden Steck­ kontakten 40 und 50 ist ein Zwischenraum gebildet. Die Se­ rienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 weist ein Paar einander gegenüberliegender Wolfram-Nadelelektroden 52 und 54 auf, zwischen denen eine Funkenstrecke 56 gebildet ist. Diese Funkenstrecke 56 wird Serienfunkenstrecke genannt. Die Elek­ trode 52 ist nach unten vorstehend von dem Steckkontakt 50 gehalten, während die Elektrode 54 nach oben vorstehend von dem Steckkontakt 40 gehalten ist. In dem Zwischenraum zwi­ schen den Steckkontakten 40 und 50 ist ein Hartglasröhrchen 58 angeordnet, das mit einem inerten Gas wie beispielsweise Stickstoff oder dergleichen gefüllt ist. Die Elektroden 52 und 54 ragen in das Glasröhrchen 58 hinein, so daß die Se­ rienfunkenstrecke 56 in diesem Glasröhrchen 58 gebildet ist. Das Glasröhrchen 58 ist in dem Rohrkörper 42 durch ein Polster 60 gehalten, das aus Siliconkautschuk hergestellt ist und das Glasröhrchen 58 umgibt, um einen Funkenüberschlag bzw. Kriechfunken über die Wand des Glasröhrchens 58 zu verhin­ dern. Durch das Polster 60 werden das zerbrechliche Glas­ röhrchen 58 und die Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 gegen Stöße geschützt.

Die Funktion der Zündanlage nach Fig. 1 ist folgende: Diese Zündanlage ist für den Einsatz in einer Zweitakt-Sechszylin­ der-Brennkraftmaschine ausgelegt, in der Hochspannungsimpulse bzw. Stoßhochspannungen jeweils einem Satz aus zwei Zylindern zugeführt werden, die einen Kurbelwellenwinkel-Abstand von 180° haben. Falls gemäß Fig. 3 die Zündfolge dieser Zwei­ taktmaschine die Folge der Zylindernummern 1, 6, 2, 4, 3, 5 ist, sind die Zündkerzen 16 und 17 beispielsweise an den Zylindern Nr. 1 und 4 angebracht.

Die Zweitaktmaschine hat eine Kurbelwelle und Kolben, die je Umdrehung der Kurbelwelle einen Verbrennungszyklus ausführen, der aus dem Aufwärtshub und dem Abwärtshub des Kolbens be­ steht. In der Zweitaktmaschine läuft ein Spül- und Ladevor­ gang in der Weise ab, daß der Ausstoßvorgang und der Einlaß­ vorgang im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden. Falls beispielsweise die Zweitaktmaschine derart aufgebaut ist, daß wie bei einer herkömmlichen Viertaktmaschine das Auslaßventil und das Einlaßventil in dem Zylinderkopf angeordnet sind, wird gemäß Fig. 4 das Auslaßventil zu einem Zeitpunkt Eo nach dem oberen Totpunkt OT geöffnet und zu einem Zeitpunkt Ec nach dem unteren Totpunkt UT geschlossen, während das Einlaß­ ventil im wesentlichen zu einem Zeitpunkt Fo geöffnet und zu einem Zeitpunkt Fc geschlossen wird, wobei diese Zeitpunkte gegenüber den Zeitpunkten Eo und Ec jeweils geringfügig ver­ zögert sind. Wenn das Einlaßventil geschlossen ist, beginnt das Komprimieren, wonach zu einem Zeitpunkt I vor dem OT die Zündung erfolgt. Es ist ersichtlich, daß zu einem um einen halben Zyklus fortgeschrittenen Zeitpunkt, nämlich bei dem Kurbelwellenwinkel 180° von dem Zündzeitpunkt I weg der näch­ ste Ansaugvorgang abläuft.

Gemäß Fig. 1 sind die beiden Zündkerzen 16 und 17 an die gemeinsame Sekundärwicklung 24 der Zündspule 12 angeschlos­ sen. Falls an diesen beiden Zündkerzen 16 und 17 die Funken­ entladung gleichzeitig stattfinden würde, würde eine der Zündkerzen zu dem richtigen Zündzeitpunkt I für den betref­ fenden Zylinder zünden, wogegen aber die andere Zündkerze während des Ansaugvorgangs des zugeordneten Zylinders zünden würde. Vorzugsweise wird während des Ansaughubs nicht gezün­ det, da dadurch unerwünschte Vorgänge wie eine Nachzündung oder eine Frühzündung auftreten können. Daher dürfen in der Zweitaktmaschine die beiden Zündungen in einem Zylinder nicht während eines Zyklus auftreten. Im Gegensatz dazu läuft zu einem Zeitpunkt nach einem halben Zyklus von dem Kompres­ sionshub an ein Auslaßhub ab, so daß daher durch die gleich­ zeitige Funkenentladung an dem Paar von Zündkerzen ein nur geringes Problem entsteht, da die eine Kerze zu dem richtigen Zündzeitpunkt zündet und die andere während des Auslaßhubs zündet, bei dem keine Verbrennung erfolgen kann. Daher ist die Zündanlage gemäß Fig. 1 insbesondere für Zweitaktmaschi­ nen nutzvoll, wobei sie aber auch für Viertaktmaschinen ein­ gesetzt werden kann.

Es ist ersichtlich, daß bei der Zündanlage gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel die Zündkerzen 16 und 17 nicht gleichzeitig zünden, da die Dioden 20 und 21 zueinander gegenpolig ge­ schaltet sind und die Sekundärwicklung 24 der Zündspule 12 eine Sekundärspannung mit abwechselnd umgekehrter Polarität abgibt. Wenn daher eine der Zündkerzen 16 und 17 zu dem richtigen Zündzeitpunkt I des betreffenden Zylinders zündet, erfolgt an der anderen Zündkerze während des Ansaughubs des betreffenden Zylinders keine Funkenentladung.

In der Fig. 5 ist unten ein Beispiel für Transistor-Ansteue­ rungssignale dargestellt, die von einer (nicht gezeigten) Computer-Steuereinheit abwechselnd an die Transistoren 26 und 27 angelegt werden. Auf der horizontalen Achse der Fig. 5 ist der Kurbelwellenwinkel des Zylinders Nr. 1 der Maschine auf­ getragen, wobei auf der Horizontalachse die der Darstellung in Fig. 4 entsprechenden Ventilbetätigungs-Zeitpunkte mar­ kiert sind. Der Zündzeitpunkt I liegt in dem Kompressionshub vor dem OT. Ferner zeigt die Fig. 5 Beispiele für Spannungen A bis D, die jeweils die Spannungen an Schaltungspunkten A bis D nach Fig. 1 sind. Die Spannungen A und B sind jeweils die über die Dioden 20 bzw. 21 an die Serienfunkenstrecken- Vorrichtungen 18 bzw. 19 angelegten Spannungen, die Spannung C ist die Spannung an dem Verzweigungspunkt, an dem die beiden Hochspannungskabel aufgezweigt sind, und die Spannung D ist die an die Zündkerze 16 im Zylinder Nr. 1 angelegte Spannung.

Es ist ersichtlich, daß an der Sekundärwicklung 24 der Zünd­ spule 12 bei dem selektiven Einschalten der Transistoren 26 und 27 eine niedrige Einschaltspannung auftritt, wonach dann bei dem Abschalten der Transistoren 26 und 27 ein großer Hochspannungsimpuls mit entgegengesetzter Polarität auftritt (Spannung C nach Fig. 5). Diese höhere Stoßhochspannung bei dem Abschalten der Transistoren 26 und 27 wird auf herkömmli­ che Weise für den Funkenüberschlag an den Zündkerzen 16 und 17 genutzt. Die niedrigere Einschaltspannung ist für einen Funkenüberschlag an der Zündkerze unzureichend, so daß daher diese Spannung durch die zugehörige Diode 20 oder 21 abgehal­ ten wird, da sie die entgegengesetzte Polarität wie der höhere Hochspannungsimpuls hat. Gemäß der nachfolgenden Be­ schreibung kann jedoch diese niedrige Spannung durch die andere Diode hindurch gelangen.

Die Polarität des sekundären Hochspannungsimpulses wird durch die abwechselnde Ansteuerung der Transistoren 26 und 27 geän­ dert, da dadurch die Wicklungsrichtungen der Primärwicklungs­ teile 22 und 23 vertauscht werden. Eine jede der Dioden 20 und 21 läßt nur einen entsprechenden Durchlaßstrom zu, so daß dementsprechend der Hochspannungsimpuls einer Polarität über eines der Hochspannungskabel 14 und 15 durchgelassen wird (Spannung A), während der einen halben Zyklus danach erschei­ nende Hochspannungsimpuls mit der entgegengesetzten Polarität durch das andere Hochspannungskabel 15 oder 14 hindurch ge­ langt (Spannung B). Daher werden die Hochspannungsimpulse abwechselnd jeweils an eine der beiden Serienfunkenstrecken- Vorrichtungen 18 und 19 und Zündkerzen 16 und 17 angelegt, was während eines Zyklus in einem Zylinder eine Zündung ergibt.

Es werden nun die drei hauptsächlichen Funktionen der Serien­ funkenstrecke 56 bzw. der Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 1 S beschrieben. Die erste Funktion der Serienfunkenstrecke 56 besteht darin, eine schwache Entladung an der Zündkerze 16 zu verhindern. Der allmählich ansteigende Sekundärhochspannungs­ impuls wird über das betreffende Hochspannungskabel 14 oder 15 der Serienfunkenstrecke 56 zugeführt und an die einander gegenübergesetzten Elektroden 52 und 54 dieser Funkenstrecke angelegt, obgleich es in der Fig. 5 scheint, daß diese Stoß­ spannung wie ein Nadelimpuls schlagartig bzw. plötzlich an­ steigt. Durch die Serienfunkenstrecke 56 wird bei dem An­ fangszustand des Betriebsvorgangs ein direktes Anlegen dieses Sekundärhochspannungsimpulses an die Zündkerze 16 verhindert. Die Sekundärhochspannung steigt dann auf einen vorbestimmten Wert für die Funkenentladung an der Serienfunkenstrecke 56 an (Beginn der Serienfunkenstrecken-Entladung), wodurch zu die­ sem Zeitpunkt die Sekundärhochspannung an die Zündkerze 16 angelegt wird und an dieser dadurch der Funkenüberschlag hervorgerufen wird (Beginn der Zündfunken-Entladung). Da auf diese Weise die Hochspannung plötzlich an die Zündkerze 16 angelegt wird, erfolgt an der Zündkerze mit der Spannung eine Funkenentladung, die das Brennstoff-Luft-Gemisch zündet.

Dies beruht auf folgendem: eine schwache Entladung tritt gewöhnlich dann auf, wenn der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 32 und der Masseelektrode 34 der Zündker­ ze 16 verringert ist und ein Kriechstrom zwischen den Elek­ troden ansteigt, so daß ein Anstieg der von der Zündspule 12 der Zündkerze 16 zugeführten Spannung behindert ist. Wenn die Serienfunkenstrecke 56 zu der Zündkerze 16 in Reihe geschal­ tet ist, kann dieser schlagartig eine für eine starke Funken­ entladung ausreichend erhöhte Spannung nach einer Zeitspanne, während der die ursprüngliche Sekundärspannung an der Serien­ funkenstrecke 56 ansteigt, vom Auslösen an der Zündspule 12 an zugeführt werden. Falls keine Serienfunkenstrecke vorgese­ hen wäre, würde der vorstehend genannte Kriechstrom während dieser Zeitspanne zunehmen. Insbesondere die Zweitaktmaschine neigt zu verringerter Zündbarkeit bei dem Auftreten einer schwachen Funkenentladung, so daß für die Zweitaktmaschinen das Einschalten der Serienfunkenstrecke 56 für das Verhindern einer derartigen schwachen Entladung besonders vorteilhaft ist.

Die zweite Funktion der Serienfunkenstrecke 56 besteht darin, daß eine unerwünschte Zündung durch die vorstehend beschrie­ bene Einschaltspannung verhindert wird. Diese Einschaltspan­ nung wird an der Zündspule 12 beispielsweise dann erzeugt, wenn der Transistor 26 eingeschaltet wird, und zwar in Gegen­ polarität zu der Haupt-Hochspannung, die bei dem Ausschalten des Transistors 26 erzeugt wird. Diese Einschaltspannung wird infolge der zugehörigen Diode 20 nicht dem Zylinder Nr. 1 zugeführt (Spannung A), der für eine Zündung bereit ist, sondern dem anderen Zylinder Nr. 4, wie es durch X an der Spannung B dargestellt ist. Der Zylinder Nr. 4 führt den Ansaughub aus und wird mit Frischluft oder einem Gemisch mit ungefähr Atmosphärendruck geladen. Diese Einschaltspannung ist normalerweise niedrig wie beispielsweise ungefähr 3 bis 4 kV, jedoch kann diese Spannung gelegentlich dazu ausreichen, an der Zündkerze eine Funkenentladung für das Zünden des Gemisches herbeizuführen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Zündanlage hat jedoch die Serienfunkenstrecke der Vorrichtung 19 eine vorgewählte Entladungsspannung, die beträchtlich höher als die Einschaltspannung ist, so daß die Einschalt­ spannung mit Sicherheit gesperrt wird und dadurch ein fal­ scher Funkenüberschlag an der Zündkerze 17 verhindert wird.

Die dritte Funktion der Serienfunkenstrecke 56 besteht darin, daß eine Resonanzspannung unterdrückt wird, die am Ende der Funkenentladung entstehen könnte. Als Beispiel sei der Fall betrachtet, daß die Funkenentladung in dem Zylinder Nr. 1 herbeigeführt wird und das darin enthaltene Gemisch ver­ brennt. Gemäß der Darstellung an der Spannung A in Fig. 5 endet die Funkenentladung dann, wenn der Funken an der Zünd­ kerze 16 durch die Gemischturbulenz gelöscht wird. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt in der Sekundärwicklung 24 der Zündspule 12 etwas magnetische Energie, so daß an der Spannung C eine Resonanzspannung Y zwischen der Sekundärwicklung 24 und den Streukapazitäten der Sekundärwicklung 24 und des Hochspan­ nungskabels 40 erzeugt wird, wodurch an die Zylinder Nr. 1 und 4 eine Resonanzspannung Z angelegt wird. Gleichermaßen wie bei der vorangehenden Beschreibung hinsichtlich der Ein­ schaltspannung läuft an dem Zylinder Nr. 4 der Ansaughub ab, bei dem eine Verbrennung eingeleitet werden könnte. Durch die Serienfunkenstrecke der Vorrichtung 19 wird jedoch die fal­ sche Funkenentladung an der Zündkerze 17 verhindert.

Gemäß Fig. 6 enthält die Zündanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Zündkerze 16 und eine Serienfunken­ strecken-Vorrichtung 18, die auch bei der Zündanlage nach Fig. 1 eingesetzt werden können. Die Zündkerze 16 und die Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 sind denjenigen gemäß Fig. 2 gleichartig, so daß die Serienfunkenstrecken-Vorrich­ tung 18 gleichfalls in der Aufsteckkappe 30 für die Zündkerze 16 angeordnet ist; demzufolge sind gleiche Elemente in Fig. 6 mit den entsprechenden Bezugszeichen nach Fig. 2 bezeichnet. Die Zündkerze 16 mit der Aufsteckkappe 30 ist in eine Einbau­ öffnung 102 eingesetzt, die in einem Zylinderkopf 100 ausge­ bildet ist. Durch die obere Gummikappe 46 wird das Hochspan­ nungskabel 14 an dem Zylinderkopf 100 festgelegt.

Bei der Zündanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in der Aufsteckkappe 30 der Zündkerze 16 auch die Diode 20 angebracht. Im einzelnen ist die Diode 20 zwischen das An­ schlußende 48 des Hochspannungskabels 14 und den Steckkontakt 50 für die Serienfunkenstrecken-Elektrode 52 geschaltet, um dadurch eine elektrische Verbindung in der gewählten Durch­ laßrichtung der Diode 20 herbeizuführen. In der Fig. 1 ist die Durchlaßrichtung der Diode 20 dargestellt, während die andere Diode 21 in der zugehörigen Aufsteckkappe in der Gegenrichtung eingesetzt wird.

Die Fig. 7 veranschaulicht den Stromdurchlaß der Sekundär­ spannung bei dem Anlegen der Spannung an die Serienfunken­ strecken-Vorrichtung 18 und die Zündkerze 16 sowie das Ent­ stehen der Streukapazitäten. Die Dioden 20 und 21 sind nahe an den entsprechenden Serienfunkenstrecken-Vorrichtungen 18 und 19 angebracht; diese Gestaltung ergibt sich aus dem Aufbau gemäß Fig. 6, gemäß der sowohl die Serienfunkenstrek­ ken-Vorrichtung 18 als auch die Diode 20 in der Aufsteckkappe 30 untergebracht sind. Gemäß der Darstellung durch strich­ punktierte Linien sind Dioden 120 und 121 an Stellen in der Nähe des Verzweigungspunktes C angeordnet, wobei angenommen ist, daß die Dioden 120 und 121 in dem Gehäuse der Zündspule 12 untergebracht sind.

Vor dem Funkenüberschlag in der Serienfunkenstrecken-Vorrich­ tung 18 bewegen sich Elektronen in den Leitern zwischen der Zündspule 12 und der Elektrode 52 der Vorrichtung 18, da die Serienfunkenstrecke 56 einen Stromfluß sperrt. Dies bedeutet, daß mit den Elektronen von Natur aus gebildete Streukapazitä­ ten C 1 zwischen Masse und der Zündspule 12, C 2 zwischen Masse und dem Hochspannungskabel 14 zwischen dem Verzweigungspunkt C und der Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 18 und C 3 zwischen Masse und dem Hochspannungskabel 15 zwischen dem Verzwei­ gungspunkt C und der Serienfunkenstrecken-Vorrichtung 19 aufgeladen werden. Die Gesamtkapazitäten C 1, C 2 und C 3 können für die Funkenentladung an einer der Serienfunkenstrecken- Vorrichtungen 18 und 19 genutzt werden, da die Dioden 20 und 21 nahe den Vorrichtungen 18 bzw. 19 angeordnet sind. Die durch die Nutzung der Kapazitäten außer denjenigen der Hoch­ spannungskabel 14 und 15 erreichte vergrößerte Kapazität ergibt eine vorteilhafte Wirkung hinsichtlich eines schnelle­ ren Anstiegs der Entladungsspannung. Falls dagegen die Dioden 120 und 121 an den durch gestrichelte Linien in Fig. 7 darge­ stellten Stellen angeordnet werden, kann eine der Kapazitäten C 2 und C 3 nicht genutzt werden, da eine der Dioden 120 und 121 den Fluß der Ladungsträger verhindert. Falls andererseits die Dioden 20 und 21 in der Nähe der Serienfunkenstrecken- Vorrichtungen 18 und 19 angeordnet sind, werden von den Elektronen die Hochspannungskabel 14 und 15 beide geladen, so daß die gesamte Streukapazität zwischen den beiden Dioden 20 und 21 auch dann gleich bleibt, wenn sich die Stromrichtung ändert. Daher ist eine Funkenentladung in konstanter Stärke auch dann möglich, wenn die Hochspannungskabel 14 und 15 unterschiedliche Längen haben.

Die Fig. 8 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Zündanlage, bei dem grundlegend die gleichen Elemente wie die in Fig. 1 gezeigten enthalten sind.

Nach Fig. 8 sind gleichermaßen wie bei dem vorangehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel die Dioden 20 und 21 jeweils in den Aufsteckkappen 30 der Zündkerzen 16 bzw. 17 angeord­ net. Jede Diode 20 und 21 hat bei diesem dritten Ausführungs­ beispiel eine vorbestimmte Widerstandskennlinie in der Durch­ laßrichtung. Die Fig. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung bei verfügbaren Dioden zweierlei Arten. Die üblichen Dioden haben Kennlinien gemäß der Darstellung bei (a) und (b), aus der ersichtlich ist, daß der Widerstand in der Durchlaßrichtung im wesentlichen "0" ist. Manche Dioden haben Kennlinien gemäß der Darstellung in (c) und (d), so daß sie in der Durchlaßrichtung einen beträchtlichen Widerstand zeigen. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel werden die Dioden der letzteren Art verwendet, insbesondere diejenigen Dioden, die eine Hochspannung von beispielsweise 30 kV aus­ halten und die einen Innenwiderstand von 3 bis 5 kOhm haben, durch den ein Strom auf einige zehn Ampere begrenzt werden kann. Ein derartiger Strom entsteht bei dem Funkenüberschlag an der Serienfunkenstrecke 56, da dieser Funkenüberschlag eine Kapazitätsentladung ist; ein derart starker Strom verur­ sacht Funkstörungen, so daß der Strom daher auf einen niedri­ gen Wert begrenzt werden sollte. Dies wird mittels der Dioden 20 und 21 mit der vorbestimmten Widerstandscharakteristik in Durchlaßrichtung bewerkstelligt.

Eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine enthält eine Zündspule zum Erzeugen von Sekundärspannungen wechselnder Polarität, zwei gemeinsam von einem Anschluß der Zündspule abgezweigte Kabel und zwei an die Kabel angeschlossene Zünd­ kerzen. In jedes der beiden Kabel sind eine Serienfunken­ strecken-Vorrichtung und eine Diode geschaltet. Die Dioden sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen gepolt, so daß die in einer Polarität erzeugte Sekundärhochspannung durch eine der Dioden und die in der Gegenpolarität erzeugte Sekundärhochspannung durch die andere Diode hindurch gelangen kann, wodurch bei dem selektiven Zuführen von Primärstrom ein Funkenüberschlag jeweils an einer der beiden Zündkerzen her­ vorgerufen wird.

Claims (9)

1. Zündanlage für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Zündspule (12) mit einer Primärwicklung (22, 23) und einer Sekundärwicklung (24), eine Steuervorrichtung (26, 27), die der Primärwicklung selektiv Primärstrom in einander entgegengesetzten Richtungen zuführt, um an der Sekundärwick­ lung Sekundärspannungen mit einander entgegengesetzter Pola­ rität zu erzeugen, zwei von einem Ende der Sekundärwicklung weg abzweigende Leitungen (14, 15), zwei jeweils an das Ende einer Leitung angeschlossene Zündkerzen (16, 17) mit daran ausgebildeten Funkenstrecken (36), Serienfunkenstrecken-Vor­ richtungen (18, 19) zum Bilden jeweils einer Serienfunken­ strecke (56) in den beiden Leitungen in Reihe mit den ent­ sprechenden Funkenstrecken und Dioden (20, 21), die jeweils in den beiden Leitungen mit zueinander entgegengesetzter Polung zwischen die entsprechende Serienfunkenstrecken-Vor­ richtung und das eine Ende der Sekundärwicklung geschaltet sind, wodurch bei dem selektiven Zuführen des Primärstroms jeweils an einer der beiden Zündkerzen der Funkenüberschlag hervorgerufen wird.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (22, 23) einen ersten und einen zweiten Wicklungsteil aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und daß eine aufladbare Batterie (10) an den mittigen Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Wicklungs­ teil angeschlossen ist, deren jeweilige andere Enden mit Masse verbindbar sind, um dadurch der Primärwicklung selektiv den Primärstrom in den einander entgegengesetzten Richtungen zuzuführen.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (26, 27) Transistoren für das Steuern des selektiven Zuführens des Primärstroms zu dem ersten und zweiten Wicklungsteil (22, 23) aufweist.

4. Zündanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zündkerze (16) eine Mittelelektrode (32) und eine Masseelektrode (34) aufweist, zwischen denen an dem unteren Teil derselben die Funkenstrecke (36) gebildet ist, wobei sich von der Mittelelektrode weg ein oberer Kopf­ anschluß (38) erstreckt, der durch eine Aufsteckkappe (30) abgedeckt ist, in der die entsprechende Serienfunkenstrecken- Vorrichtung (18) angeordnet ist.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsteckkappe (30) einen Rohrkörper (42) aufweist, in den an einem Ende die Leitung (14) und an dem anderen Ende der Kopfanschluß (38) der Mittelelektrode (32) derart eingeführt sind, daß dazwischen ein Zwischenraum gebildet ist, in dem ein Paar einander gegenübergesetzter Elektroden (52, 54) der Serienfunkenstrecken-Vorrichtung (18) angeordnet ist, welche jeweils mit dem Ende der Leitung bzw. dem Kopfanschluß der Mittelelektrode verbunden sind und die Serienfunkenstrecke (56) bilden.

6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum im Rohrkörper (42) der Aufsteckkappe (30) ein mit einem inerten Gas gefülltes Glasröhrchen (58) ange­ ordnet ist, in das die einander gegenübergesetzten Elektroden (52, 54) hineinragen, um die Serienfunkenstrecke (56) in dem Glasröhrchen zu bilden.

7. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasröhrchen (58) in dem Rohrkörper (42) mittels eines Polstermaterials (60) gehalten ist.

8. Zündanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrkörper (42) der Aufsteckkappe (30) zusammen mit der Serienfunkenstrecken-Vorrichtung (18) die Diode (20) angeordnet ist.

9. Zündanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (20, 21) zum Unterdrücken von Störungen eine vorbestimmte Widerstandskennlinie in Durchlaß­ richtung hat.