DE1186273B - Verteiler- und unterbrecherlose Zuendanlage fuer Mehrzylinderbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren mit je einer Zündkerze, die in je einer Vor- bzw. Zündkammer liegt, welche mit jedem Verbrennungszylinder in Verbindung steht, wobei an jeder Zündkerze ein Dauerfunken brennt, der durch eine Hochspannungsquelle oder Zündspule gespeist wird, nach Patentanmeldung E 12648 VIII c / 46 c 3.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage dieser Art so weiterzubilden, daß ein besonders gleichmäßiger Dauerfunken trotz der unterschiedlichen, vom Kompressionsdruck abhängenden Spannung an den Elektroden und trotz der' Verteilung der Zündenergie auf mehrere Zündkerzen aufrechterhalten wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erzeugung des hochgespannten Wechselstromes für die Zündspannung in einer an sich bekannten Transistorgegentaktschaltung mit kapazitiver Rückkopplung über einen Zündspannungstransformator mit Mittelanzapfung der Primärseite erfolgt.
• Zwar ist eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem einstufigen Transistoroszillator zur Erzeugung einer Wechselspannung bekannt, welche über einen Ausgangstransformator auf eine sekundärseitige Hochspannung transformiert wird. Andererseits sind zweistufige Transistoroszillatoren bekannt. Die Erfindung macht sich zur Lösung der oben skizzierten Aufgabe diese bekannten Anordnungen zunutze.
• Zweckmäßigerweise ist die Transistorgegentaktschaltung aus zwei pnp-Transistoren so aufgebaut, daß die Primärseite des Trafos im Emitter-Kollektor-Kreis liegt und von der Mittelanzapfung her durch die Batterien gespeist wird, während die beiden Rückkopplungskondensatoren jeweils zwischen der einen Transistorbasis und dem Kollektor des anderen Transistors angeschlossen sind.
• Zwischen der Hochspannungssekundärwicklung und den parallel angeschlossenen Zündkerzen können Strombegrenzerkondensatoren eingeschaltet sein.
• Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine Zündanlage für Dauerfunkenbetrieb geschaffen, die einen gleichmäßigen Funken für die verschiedenen Zündkerzen liefert.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert.
• F i g. 1 ist der Schaltplan einer Transistorgegentaktschaltung; F i g. 2 ist die bauliche Anordnung einer verteiler-und unterbrecherlosen Zündanlage in einem Kraftfahrzeug, bei welcher die Transistorgegentaktschaltung nach F i g. 1 verwendet wird; F i g. 3 ist der Schaltplan zur Anlage nach F i g. 2. Die F i g. 1 zeigt einen Schwingungskreis 10 mit zwei pnp-Transistoren TR 1 und TR 2. Die durch Pfeilspitzen bezeichneten Emitterelektroden der Transistoren sind parallel an den Pluspol einer Batterie B angeschlossen. Die mit C bezeichneten Kollektorelektroden der Transistoren sind über Leitungen 11 und 13 jeweils mit den Enden 12a und 12 b einer Primärwicklung eines Zündspannungs-Transformators TF verbunden. Eine Mittelanzapfung 14 dieser Primärwicklung steht mit dem negativen Pol der Batterie B in Verbindung. Rückkopplungskondensatoren 16a und 16b sind jeweils zwischen der einen Transistorbasis und dem Kollektor des anderen Transistors angeschlossen. Die Kollektorelektroden C der Transistoren weisen daher im wesentlichen ein negatives Potential gegenüber den Emittern auf. Ein Zweig der von der Mittelanzapfung 14 ausgehenden und mit -dem negativen Pol der Batterie verbundenen Rückführungsleitung 15 ist mit Vorspannungswiderständen 18 a und 18 b verbunden, über die den Basiselektroden der Transistoren TR 1 und TR 2 eine so hohe negative Vorspannung zugeführt wird, daß sie schwach negativ gegenüber den zugehörigen Emitterelektroden (beispielsweise 1!io bis Ilf Volt bei statischen oder Gleichspannungsbedingungen) werden.
• Der Transformator TF kann zweckmäßigerweise entgegen der vereinfachten schematischen Darstellung einen geschlossenen Magnetkern 19 haben. Ein Strombegrenzungskondensator 44 kann zwischen der Hochspannungs-Sekundärwicklung 40 und den parallel angeschlossenen Zündkerzen geschaltet sein.
• Nachstehend wird ein Beispiel für die Abmessungen und die elektrischen Werte der Bauelemente der in F i g. 1 dargestellten Schaltung gegeben.
• Widerstände 18a und 18 b . . je 200 Ohm Rückkopplungskondensatoren 16 a und 16 b .... Elektrolyt, je 8 #tF Transformator TF Primärwicklung . . . . . . . . . 12 Windungen, Mittelanzapfung Sekundärwicklung ....... 5500 Windungen Transformatorkern ......... Ferrit Wicklungsschenkel . . . . . . . . . 38 mm Seitenschenkel . . . . . . . . . . . . . 38 mm Schenkeldurchmesser ....... 11,1 mm Bei den in Betracht kommenden Belastungen und bei der vorliegenden geringen verteilten Kapazität der Sekundärwicklung arbeiten die Transistoren TR 1 und TR 2 in der vorliegenden Schaltung im Gegentakt, wobei die Schwingungsfrequenz im Bereich von 5000 bis 16 000 Hz liegt. Diese Frequenz kann durch Verkleinerung des geschlossenen Kerns 19 des Transformators TF; durch Herabsetzung des Wertes des Strombegrenzungskondensators 44 oder durch Herabsetzung der Windungszahlen des Transformators erhöht werden.
• Die Kondensatoren 16a und 16b dienen dazu, den Ausgang der Transistoren an den Eingangsbasiskreis in der geeigneten Phasenbeziehung anzukoppeln, um die Schwingungsbedingung aufrechtzuerhalten.
• Die entsprechende Aufladung und Entladung des Kondensators 16a abwechselnd mit dem Kondensator 16b bewirkt, daß die beiden Transistoren jeweils die entgegengesetzten Betriebszustände in Bezug aufeinander aufweisen und daß die Perioden sich wiederholen, solange die Batterie B die Schaltung mit Strom versorgt. Bei einem Ausführungsbeispiel führen die Transistoren TR 1 und TR 2 bei einer Spannung von 12 Volt der Hochspannungsleitung 40 eine hochfrequente Leistung zu, deren Spannung je nach der Art der verwendeten Belastung L zwischen 5000 und 30 000 Volt lag, wobei die Eingangsleistung 36 Watt betrug.
• Die F i g. 2 und 3 zeigen die Transistorgegentaktschaltung nach F i g. 1 in Anwendung auf eine verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage eines Kraftfahrzeuges. Ein Zündschalter 20 verbindet die parallel geschalteten Emitterelektroden der Transistoren mit dem Pluspol einer Autobatterie B. Die Batterie B ist auf der der Lenksäule 33 abgewandten Seite 24 unter der Motorhaube 22 angeordnet, die an der Vorderseite vom Kühler 26 des Motors abgeschlossen wird. Mit Hilfe elektrischen Isoliermaterials 36 ist eine mit Kühlrippen versehene und die Transistoren TR 1 und TR 2 tragende Metallplatte 34 vor dem Kühler 26 so angebracht, daß die Kühlluft zuerst zu dieser Platte gelangt. An dieser Platte können ferner die Widerstände und Kondensatoren befestigt sein.
• Der Transformator TF ist in der unmittelbaren Nähe des Motors 30 angeordnet, um die zu den Zündkerzen führenden Leitungen 40 kurz zu halten. In die einzelnen Zündkerzenleitungen ist je ein Strombegrenzungskondensator 44 geschaltet, der eine Kapazität von 10 bis 20 pF haben kann. Zwischen der die Transistoren tragenden Platte und dem Transformator TF sind nur zwei Leitungen, und zwar die Kollektorstromleitungen 11 und 13, erforderlich, so daß sich eine baulich einfache Anordnun& ergibt. Die Zündkerzen 46 sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie die Vor- bzw. Zündkammer in ihrem hohlen Vorderteil aufweisen.
• Die Induktivität der Sekundärwicklung und die Strombegrenzungskondensatoren wirken beim Auftreten von Funken als Parallelresonanzkreis und erzeugen auf Grund der Resonanzbedingungen hohe Spannungen pro Windung der Wicklung.
• Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht eine befriedigende Zündung von Brennstoffgemischen, die 5 bis 201/o magerer sind, als bei Personenkraftwagen normalerweise zulässig. Es können also durch eine geeignete Einstellung des Vergasers Brennstoffersparnisse erzielt werden, ohne daß der ruhige Lauf des Motors beeinflußt wird. Die erfindungsgemäße Zündanlage arbeitet ebenso befriedigend bei hohen Motordrehzahlen und bei großer Leistung wie auch im Leerlauf des Motors.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren mit je einer Zündkerze, die in je einer Vor- bzw. Zündkammer liegt, welche mit jedem Verbrennungszylinder in Verbindung steht, wobei an jeder Zündkerze ein Dauerfunken brennt, der durch eine Hochspannungsquelle oder Zündspule gespeist wird, wobei jeder Zündkerze ein Strombegrenzer als Widerstand oder Kapazität vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, daß eine Zündung des Brennstoffgemisches im Zylinder erst gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgt, nach Patentanmeldung E 12648 VIIlcI 460, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des hochgespannten Wechselstromes für die Zündspannung in einer an sich bekannten Transistorgegentaktschaltung mit kapazitiver Rückkopplung über einen Zündspannungstransformator (TF) mit Mittelanzapfung (14) der Primärseite erfolgt.
2. 2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorgegentaktschaltung aus zwei pnp-Transistoren (TR 1, TR 2) so aufgebaut wird, daß die Primärseiten des Trafos (TF) im Emitter-Kollektor-Kreis liegen und von der Mittelanzapfung (14) her durch die Batterien (B) gespeist werden, während die beiden Rückkopplungskondensatoren (16a, 16b) jeweils zwischen der einen Transistorbasis und dem Kollektor des anderen Transistors angeschlossen sind.
3. 3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochspannungssekundärwicklung und den parallel angeschlossenen Zündkerzen (42) als Strombegrenzerkondensatoren (44) geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 873 460, 879 484. 726 602; französische Patentschriften Nr. 1170 981, 1123 405; ETZ, Januar 1958, S. 5 bis 7; Archiv der elektrischen Übertragung (AEü). Dezember 1.953, S. 585 bis 591.