DE1539203C - Zündschaltung fur Brennkraftmaschi nen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherkondensator, bei der der Kondensator von einer Stromquelle über einen Ladekreis geladen wird, in dem ein induktives Bauelement und ein Gleichrichter hintereinandergeschaltet sind und bei der der Kondensator über einen Entladekreis entladen wird, der die Primärwicklung der Zündspule und einen steuerbaren Gleichrichter enthält.

Bekanntlich wird bei einer solchen Anordnung der Kondensator auf eine weit höhere Spannung als die Batteriespannung aufgeladen, was auf das Vorhandensein eines induktiven Bauelementes und eines ein Entladen verhindernden Gleichrichters zurückzuführen ist.

Das Funktionsprinzip derartiger Stromkreise ist folgendes:

Wird durch Schließen eines Schalters der Stromkreis mit der Stromquelle verbunden, wobei parallel zu dieser eine Pufferbatterie geschaltet ist, so wird der Kondensator auf eine Spannung aufgeladen, die fast doppelt so hoch ist, wie die der Stromquelle. Die sich gegenüber der doppelten Spannung der Stromquelle ergebende Absenkung der Kondensatorspannung ist allein eine Folge der Dämpfung im Stromkreis. Diese kann jedoch sehr niedrig gehalten werden, indem man die Verlustfaktoren des Stromkreises niedrig hält.

Ist in einer zweiten Betriebsphase ein erster Zündimpuls aus dem Hauptstromkreis zur Hauptelektrode des steuerbaren Gleichrichters gelangt, so entlädt sich der Kondensator über die Primärwicklung der Zündspule. Dabei entsteht eine Schwingung mit einer wesentlich höheren Frequenz als der Ladefrequenz des Ladestromkreises. Der negative Impuls des Ladestromkreises sperrt den gesteuerten Gleichrichter, sobald der Strom den Wert Null annimmt und lädt den Kondensator auf eine gegenüber der anfänglichen Ladespannung nur unwesentlich erniedrigte Spannung umgekehrter Polarität auf. Die Erniedrigung der Spannung umgekehrter Polarität gegenüber der ursprünglichen Ladespannung hängt von der Energieübertragung der Sekundärwicklung der Zündspule, von den Verlusten, usw. ab.

Da auf die Sekundärwicklung nur ein geringer Teil der im Kondensator gespeicherten Energie übertragen wird, wenn die Verluste in kleinen Grenzen

ίο gehalten werden sollen und die Elemente des Stromkreises einander entsprechend angepaßt sind, ist die zur Wiederaufladung des Kondensators zur Verfügung stehende Spannung umgekehrter Polarität nicht viel niedriger als die Spannung bei der direkten Aufladung. Ist der Kondensator auf die Spannung umgekehrter Polarität aufgeladen, so kann er sich wieder über die Batterie, das induktive Bauelement und den Gleichrichter entladen.

An der Sekundärwicklung der Zündspule ist in-

ao zwischen der erste Hochspannungsimpuls wirksam geworden, der zwar nur eine geringe Wirkung besitzt, jedoch stets die erste Entladung über die Zündkerze ζ hervorrufen wird.

In einer weiteren Betriebsphase, nämlich der £

Wiederaufladung des Kondensators, wirken hintereinandergeschaltet und zusammenwirkend die elektromotorische Kraft umgekehrter Polarität des Kondensators und die elektromotorische Kraft der Stromquelle, so daß sich der Kondensator auf eine wesentlich höhere Spannung auflädt als bei der ersten Ladephase.

Nach einigen Zyklen erreicht die Ladespannung des Kondensators einen Wert, der wesentlich höher liegt, als die Spannung der Stromquelle, und der Zündfunke erlangt damit seine volle Wirksamkeit.

Eine derartige Zündschaltung mit Kondensatorentladung ist besonders geeignet für die Zündung beim Anlassen von Turbinenmotoren, wobei die Zündung durch eine dauernde Funken folge sehr hoher Frequenzen erfolgt. In diesem Fall haben die wenigen Betriebszyklen der Schaltung keinen Einfluß. Die Zündschaltung ist jedoch auch geeignet zur Zündung von Kolbenmotoren für Vielfach-Brennstoffe, oder Verbrennungsmotoren für normalen Treibstoff, wobei mit Funkenketten gearbeitet wird, die bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise beim Anwerfen, welches dadurch erleichtert werden kann, lang sind und sich bei Erhöhung der Drehzahl allmählich verkürzen.

Ein wesentlicher Nächteil der vorstehend beschriebenen bekannten Zündschältungen liegt darin, daß der gesteuerte Gleichrichter durch zufällige Störungen dauernd gezündet sein kann. Diese Erscheinung kann manchmal auftreten, wenn der gesteuerte Gleichrichter direkt mit der Haupt-Stromzuführung verbunden ist, sei es durch eine zufällige Störung beim Hauptimpuls, sei es durch einen anderen Impuls, der von einer Störung im Hauptimpuls herrührt, oder sei es auf Grund einer anderen, plötzlich auftretenden Störung innerhalb der Schaltung.

Bleibt der steuerbare Gleichrichter in" dieser Weise gezündet, so erhöht sich der Strom in der Primärwicklung der Zündspule erheblich, so daß die Vorrichtung nicht mehr arbeitet und der steuerbare Gleichrichter (Tyristor) bleibend geschädigt wird.

Durch Einbau einer schnell wirksamen Sicherung können der steuerbare Gleichrichter und die anderen Elemente des Stromkreises zwar geschützt werden.

doch bleibt in diesem Fall der Stromkreis bis zur Wiederherstellung der Sicherung außer Betrieb. Da sich eine solche Störung zwar nur zufällig, jedoch mit , einer gewissen Häufigkeit einstellt, ist die Verwendung einer Sicherung in der Praxis unannehmbar, insbesondere, wenn man eine solche Zündschaltung für Brennkraftmaschinen verwendetj^ciie in Kraftfahrzeugen eingebaut sind.

Die gleichen Schwierigkeiten bestehen bei einer aus der USA.-Patentschrift 3 169 212 bekanntgewordenen, elektronischen Zündschaltung, die sich von der oben beschriebenen Zündschaltung im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß sie an Stelle eines gesteuerten Gleichrichters einen Transistor verwendet, der über einen Unterbrecherschalter angesteuert wird. Auch bei dieser Zündschaltung besteht die Gefahr, daß der Transistor aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise infolge eines Schadens am Unterbrecherschalter, nicht mehr schließt, so daß durch den dabei auftretenden verhältnismäßig hohen Strom wiederum einzelne Bauteile der Zündschaltung beschädigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherkondensator zu schaffen, bei welchem die erwähnten, durch den ständig leitenden Zustand des Unterbrechergliedes im Eritladungskreis des Kondensators auftretenden Nachteile vermieden sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Zündschaltung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in den Ladekreis ein als bei einem vorbestimmten oberen Wert des Ladestromes ansprechender Selbstunterbrecher arbeitendes Relais eingefügt ist.

In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei mit Vorteil vorgesehen sein, daß die Spule und die Kontakte des Relais zueinander in Reihe liegend in den Ladekreis eingeschaltet sind, so daß sie vom Ladestrom des Kondensators durchflossen werden und die Spule teilweise oder vollständig die Induktivität des Ladekreises bildet.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie an Hand der Zeichnung, in welcher schematisch ein erfindungsgemäßer Zündstromkreis dargestellt ist.

In der Zeichnung ist mit B die Batterie des Zündstromkreises bezeichnet, und mit C der Ladekondensator, der über die Leitung L aufgeladen wird, sobald der Schalter / geschlossen ist. Der parallel zum Kondensator C liegende Entladestromkreis besteht aus der Primärwicklung P₁ der Zündspule P in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter DRC, dessen Steuerelektrode mit G bezeichnet ist.

Die Zündkerzen werden von der Sekundärwicklung T., der Spule T in bekannter Weise über einen Hochspannungs-Verteiler versorgt.

Als Steuersystem für den steuerbaren Gleichrichter DRC ist ein Transistoroszillator erhöhter Frequenz vorgesehen, der direkt mittels eines Schalters angeschaltet wird. Im Falle eines Turbinenmotors kann dabei der zur Unterbrechung der Stromzufuhr dienende Schalter verwendet werden, es kann jedoch auch ein Phasenabnehmer zur Steuerung dienen, der von einem einfachen Radschalter gebildet wird, oder ein magnetischer Starter oder ein von einem überspringenden Funken gesteuerter Abnehmer.

Erfindungsgemäß ist in die Versorgungsleitung L nach dem Gleichrichter, einer Diode D, ein Relais R so eingeschaltet, daß dessen Magnetspule R₁ und Kontakte R₂ vom Ladestrom des Kondensators C in Serie durchflossen werden.

Das Relais hat in erster Linie die Funktion einer Sicherheitsvorrichtung, so daß die Kontakte R₂ bei normalem Betrieb fest geschlossen sind. Die magnetische Ablenkkraft ist nämlich bei den im normalen Betrieb auftretenden Strömen nicht stark genug, die Rückstellkraft der Feder, die den Anker /?₃ in der V. Schließstellung der Kontakte R₂ hält, zu überwinden. Bleibt jedoch aus einem beliebigen Grund der steuerbare Gleichrichter DRC gezündet, d. h. fließt in der Leitung L ein Strom, der größer ist als eine bestimmte Eich- oder Sicherheitsgrenze, so schaltet das Relais R und unterbricht die Leitung L durch öffnen der Kontakte R₂. Auf diese Weise wird die Diode DRC zwangsweise ausgeschaltet, während sich die Kontakte R₂ sofort wieder schließen, da in der Spule R₁ kein Strom mehr fließt und damit die Feder den Anker R₃ wieder in die Schließstellung zwingt. Die Vorrichtung arbeitet somit nach Beseitigung der Störung durch den zufällig durchgeschalteten Gleichrichter DRC automatisch wieder wie vorher weiter. In der Praxis arbeitet dabei das Relais so schnell, daß die dadurch bedingten Unterbrechungen nicht wahrgenommen werden.

. Zum zweiten ist die Spule R₁ des Relais so ausgelegt, daß sie gleichzeitig das gewünschte induktive Bauelement im Ladestromkreis des Kondensators C bildet. Das Relais hat somit eine doppelte Funktion, nämlich einmal die Bildung einer Sicherheitsvorrichtung und zum anderen die Bereitstellung des induktiven Bauelements im Ladestromkreis des Kondensators.

Sollte es sich in speziell gelagerten Fällen als erforderlich erweisen, so kann das induktive Bauelement des Ladestromkreises teilweise oder vollständig von einer separaten Spule gebildet werden, welche der Relaisspule R₁ nachgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zündschaltung für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherkondensator, bei der der Kondensator von einer Stromquelle über" einen Ladekreis geladen wird, in dem ein induk#ves Bauelement und ein Gleichrichter hintereinandergeschaltet sind und bei der der Kondensator über einen Entladekreis entladen wird, der die Primärwicklung der Zündspule und einen steuerbaren Gleichrichter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ladekreis ein als bei einem vorbestimmten oberen Wert des Ladestromes ansprechender Selbstunterbrecher arbeitendes Relais (R) eingefügt ist.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (R₁) und die Kontakte (/?.,) des Relais (R) zueinander in Reihe liegend in den Ladekreis geschaltet sind, so daß sie vom Ladestrom des Kondensators durchflossen werden und die Spule (R₁) teilweise oder vollständig die Induktivität des Ladekreises bildet.