EP0023998B1 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0023998B1
EP0023998B1 EP19800104418 EP80104418A EP0023998B1 EP 0023998 B1 EP0023998 B1 EP 0023998B1 EP 19800104418 EP19800104418 EP 19800104418 EP 80104418 A EP80104418 A EP 80104418A EP 0023998 B1 EP0023998 B1 EP 0023998B1
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EP
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ignition device
transformer
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ignition
ignition coil
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EP19800104418
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EP0023998A1 (de
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Hubert Schmiga
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to an electronic ignition device for internal combustion engines, in particular Otto engines.
  • Ignition devices of this type have become known in a large number of embodiments. What they all have in common is that the mechanical contacts previously provided in the primary circuit of the ignition coil are replaced by switching transistors, the mechanical ignition interrupter which is still present only serving to control the switching transistor.
  • the invention has for its object to provide an ignition circuit in which the current flow in the ignition coil is particularly independent of the switching frequency of the ignition interrupter.
  • the invention therefore relates to an electronic ignition device for internal combustion engines, in which the primary side of the ignition coil is connected to the amplifier circuit controlled by the mechanical ignition interrupter.
  • the invention consists in the fact that switching means are provided which bring about the connection of a DC voltage dependent on the engine speed between the primary side of the ignition coil and the positive pole of the power supply.
  • a DC-DC converter whose natural frequency is approximately 10 kHz can preferably be used as the DC voltage source.
  • the AC voltage generated by the inverter can be rectified by means of a bridge circuit; Under certain circumstances, however, it is more advantageous to connect the two ends of the secondary winding of a transformer connected to the inverter via a diode to the primary side of the ignition coil and the center tap of the secondary coil to the positive pole of the supply battery, with a capacitor between the ignition coil and Battery can be provided.
  • the invention has the advantage that the current flow in the ignition coil is independent of the speed of the engine; on the other hand, fluctuations in the battery voltage are automatically compensated. For example, the battery voltage drops to 50% of its normal value when the temperature is cold; the voltage is then raised automatically by the circuit according to the invention, the voltage increase taking place automatically by means of a control circuit.
  • the actual ignition circuit 1 is shown schematically, the output of which is connected to the primary side 3 of the ignition coil.
  • the ignition interrupter is labeled 2. So far, the example corresponds to any known ignition device.
  • an additional circuit which connects an additional voltage in series with the battery voltage.
  • the circuit essentially consists of a transformer 4, which is driven on the primary side by the inverter 8 and whose secondary voltage is rectified.
  • the two ends of the secondary coil 5 of the transformer 4 are each connected to the primary coil 3 via a rectifier 6 or 7, while the center tap of the secondary coil 5 is connected to the positive pole of the supply battery.
  • the mode of operation is explained in more detail below.
  • FIG. 2 An example of the inverter is shown in Fig. 2.
  • the inverter consists of the IC generator 18, which outputs alternating rectangular pulses at its outputs 9 and 10, which reach the transistors 11 and 12 and, after amplification by the transistors 13 and 14, the two ends 15 and 16 of the primary coil 17 of the transformer 4 are fed.
  • the transistor 13 If, for example, the transistor 13 is conductive, then a current flows through the upper half of the primary coil 17 and the resistor R to zero, a voltage dropping across the resistor R, which is supplied to the IC as a control voltage and thereby effects a current regulation. The current of the primary side of the inverter is detected at the resistor R.
  • the resistor R is connected to the IC generator 18 and thus supplies a control voltage to it; the control voltage is used for pulse width control in such a way that the output current of the IC generator 18 remains constant. On this way you get an automatic current control for the ignition coil.
  • a corresponding voltage arises on the secondary side of the transformer 4, which voltage is rectified via the rectifiers 6 and 7 and can be switched on to the operating voltage.
  • the level of this voltage depends on the speed of the motor. This is because the current flowing through the ignition coil is detected in the secondary coil 5 of the transformer 4 and is transmitted to the primary coil in an electrically isolated manner due to the close coupling.
  • the size of the current through the ignition coil depends on the number of sparks, i.e. on the engine speed.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Otto-Motoren.
  • Derartige Zündeinrichtungen sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt geworden. Gemeinsam ist allen, dass die im Primärstromkreis der Zündspule früher vorgesehenen mechanischen Kontakte durch Schalttransistoren ersetzt sind, wobei der nach wie vor vorhandene mechanische Zündunterbrecher nur noch zur Steuerung des Schalttransistors dient.
  • Gemeinsam ist auch allen bekannten Zündeinrichtungen, dass der Stromfluss in der Zündspule und damit der Zündfunke vom induktiven und Ohm'schen Widerstand der Zündspule abhängig ist, d.h. nämlich, abhängig von der Drehzahl des Motors ändert sich der Stromfluss; bei geringer Drehzahl des Motors ist der Ohm'sche Widerstand massgebend für den Stromfluss, bei hoher Drehzahl des Motors der induktive Scheinwiderstand. Bei steigender Drehzahl bzw. Schalthäufigkeit steigt nämlich der Scheinwiderstand linear an und der Stromfluss wird geringer; damit wird die I ntensität des Zündfunkens immer kleiner, bis sie bei Überschreiten einer bestimmten Schaltfrequenz so gering wird, dass der Zündfunken abreisst.
  • Zur Vermeidung dieses Nachteils liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung zu schaffen, bei der der Stromfluss in der Zündspule insbesonders unabhängig von der Schaltfrequenz des Zündunterbrechers ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist also eine elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der die Primärseite der Zündspule mit der vom mechanischen Zündunterbrecher gesteuerten Verstärkerschaltung verbunden ist.
  • Die Erfindung besteht darin, dass Schaltungsmittel vorgesehen sind, die die Zuschaltung einer von der Motordrehzahl abhängigen Gleichspannung zwischen Primärseite der Zündspule und dem Pluspol der Stromversorgung bewirken.
  • Als Gleichspannungsquelle kann vorzugsweise ein DC-DC-Wandler verwendet werden, dessen Eigenfrequenz etwa 10 kHz beträgt.
  • Die vom Wechselrichter erzeugte Wechselspannung kann mittels einer Brückenschaltung gleichgerichtet werden; unter Umständen ist es jedoch vorteilhafter, die beiden Enden der Sekundärwicklung eines mit dem Wechselrichter verbundenen Transformators über je eine Diode mit der Primärseite der Zündspule und die Mittelanzapfung der Sekundärspule mit dem positiven Pol der Versorgungsbatterie zu verbinden, wobei noch zur Glättung ein Kondensator zwischen Zündspule und Batterie vorgesehen sein kann.
  • Die Erfindung hat einmal den Vorteil, dass der Stromfluss in der Zündspule unabhängig von der Drehzahl des Motors ist; zum anderen werden Schwankungen der Batteriespannung automatisch ausgeglichen. So kann z.B. die Batteriespannung bei kalter Temperatur auf 50% ihres Normalwertes absinken; durch die erfindungsgemässe Schaltung wird dann die Spannung automatisch angehoben, wobei die Spannungserhöhung automatisch durch eine Regelschaltung erfolgt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten sind in den Figuren weggelassen.
  • So ist die eigentliche Zündschaltung 1 schematisch dargestellt, deren Ausgang mit der Primärseite 3 der Zündspule verbunden ist. Der Zündunterbrecher ist mit 2 bezeichnet. Bis hierher entspricht das Beispiel einer beliebigen bekannten Zündeinrichtung.
  • Gemäss der Erfindung ist nun eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, die eine zusätzliche Spannung mit der Batteriespannung in Reihe schaltet. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Transformator 4, der primärseitig von dem Wechselrichter 8 angesteuert wird und dessen Sekundärspannung gleichgerichtet wird. Hierzu sind die beiden Enden der Sekundärspule 5 des Transformators 4 über je einen Gleichrichter 6 bzw. 7 mit der Primärspuie 3 verbunden, während die Mittelanzapfung der Sekundärspule 5 mit dem positiven Pol der Versorgungsbatterie verbunden ist. Die Wirkungsweise wird weiter unten noch näher erläutert. Bei Ansteigen der Motordrehzahl erhöht sich dann noch bei konstanter Batteriespannung die Spannung am Transformator 4, so dass der Stromfluss durch die Zündspule konstant bleibt. Sinkt andererseits die Batteriespannung ab, dann wird dies durch die zusätzlich erzeugte Spannung ausgeglichen.
  • Ein Beispiel für den Wechselrichter ist in Fig. 2 dargestellt.
  • Der Wechselrichter besteht aus dem IC-Generator 18, der an seinen Ausgängen 9 und 10 abwechselnd Rechteckimpulse abgibt, die an den Transistor 11 bzw. 12 gelangen und nach Verstärkung durch den Transistor 13 bzw. 14 den beiden Enden 15 bzw. 16 der Primärspule 17 des Transformators 4 zugeleitet werden.
  • Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist nun folgende:
    • Wenn die Basis der PNP-Transistoren 11 und 12 auf Null ist, sind diese leitend, so daß positives Potential an die Basis des betreffenden NPN-Leistungstransistors 13 bzw. 14 gelangt.
  • Ist so beispielsweise der Transistor 13 leitend, dann fließt ein Strom über die obere Hälfte der Primärspule 17 und den Widerstand R gegen Null, wobei am Widerstand R eine Spannung abfällt, die dem IC als Regelspannung zugeführt wird und dadurch eine Stromregelung bewirkt. Am Widerstand R wird nämlich der Strom der Primärseite des Wechselrichters erfasst.
  • Der Widerstand R ist mit dem IC-Generator 18 verbunden und liefert so eine Regelspannung an diesen; die Regelspannung dient zur Impulsbreitenregelung in der Weise, dass der Ausgangsstrom des IC-Generators 18 konstant bleibt. Auf diese Weise erhält man also eine automatische Stromregelung für die Zündspule.
  • Auf der Sekundärseite des Transformators 4 entsteht eine entsprechende Spannung, die über die Gleichrichter 6 und 7 gleichgerichtet wird und der Betriebsspannung zuschaltbar ist. Die Höhe dieser Spannung ist von der Drehzahl des Motors abhängig. Denn der durch die Zündspule fliessende Strom wird in der Sekundärspule 5 des Transformators 4 erfasst und durch die enge Kopplung galvanisch getrennt auf die Primärspule übertragen.
  • Diese Stromänderung wirkt sich auf den Widerstand R aus und wird auf den IC-Generator zurückgekoppelt, der seinerseits dann einen konstanten Stromfluss in der Zündspule unabhängig von der Drehzahl bewirkt.
  • Die Grösse des Stromes durch die Zündspule hängt also von der Anzahl der Zündfunken, d.h. von der Motordrehzahl ab.

Claims (5)

1. Elektronische Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der die Primärseite (3) der Zündspule mit der vom mechanischen Zündunterbrecher (2) gesteuerten Verstärkerschaltung (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungsmittel (4 bis 8) vorgesehen sind, die die Zuschaltung einer von der Motordrehzahl abhängigen Gleichspannung zwischen Primärseite (3) der Zündspule und dem Pluspol der Stromversorgung bewirken.
2. Elektronische Zündeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannung mittels eines von einem Wechselrichter (8) primärseitig angesteuerten Transformators (4) erzeugbar ist, dessen Sekundärspannung nach Gleichrichtung zwischen Zündspule (3) und Pluspol der Batterie schaltbar ist.
3. Elektronische Zündeinrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung als Brückenschaltung mit den Gleichrichtern (6, 7) ausgebildet ist und dass die Mittelanzapfung der Sekundärspule (5) des Transformators (4) mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist.
4. Elektronische Zündeinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (8) als DC-DC-Wandlerausgelegt ist, dessen Eigenfrequenz etwa 10 kHz beträgt.
5. Elektronische Zündeinrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelanzapfung der Primärspule (17) des Transformators (4) einerseits über den Widerstand (R) mit dem negativen Pol der Versorgungsspannung und andererseits mit dem IC-Generator (18) im Sinne einer Stromregelung verbunden ist.
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