DE2261923C2 - Ignition system for internal combustion engines - Google Patents
Ignition system for internal combustion enginesInfo
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Description
beschriebenen Zündanlage dadurch erreicht daß die Generatorwicklung mit einem Dämpfungsglied für die ;.m Zündzeitpunkt in der Generatorwicklung induzierte Spannung gekoppelt ist, welches bei einer Stromunterbrechung im Primärstromkreis der Zündspule anspricht Dabei ist in vorteilhafter Weise das Dämpfungsglied zur Generatorwicklung parallelgeschaltetdescribed ignition system achieved in that the generator winding with an attenuator for the ; . At the ignition time in the generator winding induced voltage is coupled, which responds to a power interruption in the primary circuit of the ignition coil. The attenuator is advantageously connected in parallel to the generator winding
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Dämpfungsglied einen Schwellwertcharakter hat und derart angeschlossen ist daß es nach dem Erreichf r. eines bestimmten positiven Potentials an einem nicht an Masse liegenden Anschluß der Generatorwicklung anspricht Auf diese Weise wird beim Unterbrechen des Primärstromkreises die in der Generatorwicklung induzierten Spannung auf einen relativ kleinen Wert beschränkt ohne daß dabei die durch Stromunterbrechung induzierte Spannung an der Zündspule und damit die Zündleistung beeinträchtigt wird. Von dem elektronischen Schaltelement muß nunmehr nur noch die in der Primärwicklung induzierte Spannung gesperrt werden.An advantageous embodiment of the invention consists in that the attenuator has a threshold value character and is connected in such a way that after reaching r. In this way, when the primary circuit is interrupted, the voltage induced in the generator winding is limited to a relatively small value without affecting the voltage induced by the current interruption at the ignition coil and thus the ignition performance will. The electronic switching element now only has to block the voltage induced in the primary winding.
Die Erfindung weiter ausbildende Einzelheiten sind an zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtDetails that further develop the invention are based on two exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. It shows
F i g. 1 die Schaltung einer Zündanlage mit einem Magnetgenerator, einem Dämpfungsglied, einer außenliegenden Zündspule und einem Transistor-Steuergerät,F i g. 1 the circuit of an ignition system with a magnetic generator, a damping element, an external one Ignition coil and a transistor control unit,
F i g. 2 verschiedene, in der Zündanlage nach F i g. 1 als Dämpfungsglied verwendbare elektronische Bauelemente undF i g. 2 different ones in the ignition system according to fig. 1 electronic components that can be used as an attenuator and
Fig.3 das Schaltbild einer Zündanlage mit einem weiteren Verbraucher, die über einen Zweiweggleichrichter am Magnetgenerator angeschlossen sind.Fig. 3 the circuit diagram of an ignition system with a further consumers that are connected to the magnetic generator via a two-way rectifier.
Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung einer Spulenzündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine
wird von einem Magnetgenerator 10 versorgt. Er besteht aus einem von der nicht dargestellten
Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Polrad ti mit mehreren Dauermagneten 12 und aus einem
Zündanker 13 mit einer Generatorwicklung 14, deren einer Anschluß 14b auf Masse liegt. Ihr anderer
Anschluß 14a ist über eine Leitung 15 mit einem Ende der Primärwicklung 16a einer außerhalb des Magnetgenerators
10 angeordneten Zündspule 16 verbunden, deren Sekundärwicklung 166 über ein Zündkabel 17 an
eine Zündkerze 18 angeschlossen ist. Die Zündkerze 18 liegt mit ihrem einen Pol ebenso wie das andere Ende
der Sekundärwicklung 166 der Zündspule 16 an Masse. Das freie Ende der Primärwicklung 16a ist mit einem
Steuergerät 19 verbunden, das einen Zündtransistor 20 enthält der mit seiner Schaltstrecke als elektronisches
Halbleiterelement im Primärstromkreis der Zündspule 16 liegt. Die Primärwicklung 16a ist über eine Diode 21
mit dem Kollektor des NPN-Ziindtransistors 20
verbunden, der mit seinem Emitter auf Masse liegt. Der
Anodenanschluß der Diode 21 ist über einen Widerstand 22 mit der Basis des Zündtransistors 20
verbunden. Parallel zu der aus Basis-und Emitteranschluß bestehenden Steuerstrecke des Zündtransistors
20 liegt die Schaltstrecke eines Steuertransistors 23, dessen Basis einerseits über eine Zenerdiode 31 und
einem Widerstand 24 mit der Anode der Diode 21 verbunden ist und andererseits über eine weitere Diode
25 an eine Geberwicklung 26 eines Impulsgebers 27 angeschossen ist. Ein weiterer Widerstand 28 liegt
parallel zur Steuerstrecke des Steuertransistors 23, dessen Emitter ebenso wie das freie Ende der
Geberwicklung 26 auf Masse liegt. Der Impulsgeber 27 wird zum Zündzeitpunkt von einem in Pfeilrichtung
umlaufenden Kraftlinienfeitstüek 32 beeinflußt welches ebenso wie das Polrad 11 des Magnetgenerators 10 von
der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
Parallel zur Generatorwicklung 14 ist eine Zenerdiode 29 als Dämpfungsglied 40 so angeordnet daß seine
Kathode mit dem nicht an Masse liegenden Anschluß 14a der Generatorwicklung 14 verbunden ist Die
Zenerdiode 29 ist anodenseitig mit einer Diode 30 in Reihe geschaltet welche kathodenseitig auf Masse liegt
Der Schwellwert der Zenerdiode 29 ist mit etwa 10 Volt
so festgelegt daß er bei belasteter Generatorwicklung 14 nicht überschritten wird. Das Dämpfungsglied 40
spricht daher bei leitendem Zündtransistor 20 nicht an.The in F i g. The circuit shown in FIG. 1 of a coil ignition system for a single-cylinder internal combustion engine is supplied by a magnetic generator 10. It consists of a rotating pole wheel ti driven by the internal combustion engine, not shown, with a plurality of permanent magnets 12 and an ignition armature 13 with a generator winding 14, one terminal 14b of which is grounded. Its other connection 14a is connected via a line 15 to one end of the primary winding 16a of an ignition coil 16 arranged outside the magnetic generator 10, the secondary winding 166 of which is connected to a spark plug 18 via an ignition cable 17. One pole of the spark plug 18, like the other end of the secondary winding 166 of the ignition coil 16, is connected to ground. The free end of the primary winding 16a is connected to a control unit 19 which contains an ignition transistor 20 whose switching path is located as an electronic semiconductor element in the primary circuit of the ignition coil 16. The primary winding 16a is connected via a diode 21 to the collector of the NPN ignition transistor 20, the emitter of which is connected to ground. The anode connection of the diode 21 is connected to the base of the ignition transistor 20 via a resistor 22. The switching path of a control transistor 23, the base of which is connected to the anode of the diode 21 via a Zener diode 31 and a resistor 24 and via a further diode 25 to a transmitter winding 26, is parallel to the control path of the ignition transistor 20, which consists of the base and emitter connection a pulse generator 27 is shot. Another resistor 28 is parallel to the control path of the control transistor 23, the emitter of which, like the free end of the transmitter winding 26, is connected to ground. The pulse generator 27 is influenced at the time of ignition by a power line element 32 rotating in the direction of the arrow, which, like the pole wheel 11 of the magnetic generator 10, is driven by the internal combustion engine.
In parallel with the generator winding 14, a Zener diode 29 is arranged as an attenuator 40 so that its cathode is connected to the terminal 14a of the generator winding 14 that is not connected to ground 29 is set at about 10 volts so that it is not exceeded when the generator winding 14 is loaded. The attenuator 40 therefore does not respond to the conductive ignition transistor 20.
Die Wirkungsweise dieser Zündanlage ist derart daß beim Betrieb der Brennkraftmaschine durch das umlaufende Polrad 11 in der Generatorwicklung 14 eine Wechselspannung induziert wird. Beim Auftreten einer ersten positiven Halbwelle der Generatorspannung wird beim Erreichen der Schwellspannung an der Diode 21 diese Spannung über den Widerstand 22 an die Basis des Zündtransistors 20 gelegt Da dieser mit seinem Emitter auf Masse liegt fließt aufgrund dieser Spannung ein Basisstrom, der den Zündtransistor 20 in den stromleitenden Zustand schaltet Nunmehr ist der Primärstromkreis über die Generatorwicklung 14, die Primärwicklung 16a der Zündspule, die Diode 21 und über die Schaitstrecke des Zündtransistors 20 geschlossen und es fließt ein Primärstrom, der lediglich an der Diode 21 und an der Schaltstrecke des Zündtransistors 20 einen zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustands dieses Zündtransistors erforderlichen Spannungsabfall erzeugt Die Generatorwicklung 14 wird dadurch nahezu kurzgeschlossen, so daß die in ihr induzierte Spannung sehr stark zusammenbricht. Der starke Primärstrom baut dabei in der Zündspule 16 ein kräftiges Magnetfeld auf.The mode of operation of this ignition system is such that when the internal combustion engine is operated by the rotating pole wheel 11 in the generator winding 14 a AC voltage is induced. When a first positive half-wave of the generator voltage occurs When the threshold voltage is reached at the diode 21, this voltage is passed through the resistor 22 to the base of the ignition transistor 20 placed Since this is connected to ground with its emitter, flows due to this voltage a base current which switches the ignition transistor 20 into the current-conducting state Primary circuit via the generator winding 14, the primary winding 16a of the ignition coil, the diode 21 and Closed via the switching path of the ignition transistor 20 and a primary current flows which is only applied to the Diode 21 and at the switching path of the ignition transistor 20 one to maintain the conductive state This ignition transistor generates the required voltage drop. The generator winding 14 is thereby almost short-circuited, so that the voltage induced in it collapses very strongly. The strong The primary current builds up a strong magnetic field in the ignition coil 16.
Zum Zündzeitpunkt erzeugt nun der magnetische Impulsgeber 27 einen Steuerimpuls, der über die Diode 25 auf die Basis des Steuertransistors 23 gelangt und diesen in den stromleitenden Zustand umschaltet. Dadurch wird die Steuerstrecke des Zündtransistors 20 überbrückt, und dieser gelangt unverzüglich vom leitenden Zustand in den Sperrzustand. Durch diese Unterbrechung des Primärstromes wird sowohl im Zündanker 13 des Magnetgenerators 10 als auch in der Zündspule 16 eine sehr starke Flußänderung hervorgerufen, die in der Generatorwicklung 14 und in der Primärwicklung 16a eine hohe Spannung induziert.At the time of ignition, the magnetic pulse generator 27 now generates a control pulse which is transmitted via the diode 25 reaches the base of the control transistor 23 and switches it to the conductive state. As a result, the control path of the ignition transistor 20 is bridged, and this immediately goes off conductive state to the blocking state. Due to this interruption of the primary current, both im Ignition armature 13 of the magnetic generator 10 as well as in the ignition coil 16 caused a very strong change in flux, which induces a high voltage in the generator winding 14 and in the primary winding 16a.
Sobald die Spannung an der Generatorwicklung 14 die Schwellspannung der Zenerdiode 29 überschreitet, wird diese leitend und überbrückt die Generatorwicklung 14. Es fließt nun ein von der Generatorwicklung 14 getriebener Strom über die Zenerdiode 29 und die Diode 30, der die Generatorspannung Ug nahezu auf die Schwellspannung der Zenerdiode 29 begrenztAs soon as the voltage on the generator winding 14 exceeds the threshold voltage of the Zener diode 29, it becomes conductive and bridges the generator winding 14. A current driven by the generator winding 14 now flows through the Zener diode 29 and the diode 30, which almost increases the generator voltage U g The threshold voltage of the Zener diode 29 is limited
Dieser Vorgang hat auf die in der Zündspule 16 induzierten Primär- und Sekundärspannungsn keinen Einfluß, da der Steuertransistor 23 nunmehr über den Widerstand 24 und die Zenerdiode 31 verstärkt in den stromleitenden Zustand gesteuert und demzufolge der Zündtransistor 20 weiterhin gesperrt wird. Der in der Sekundärwicklung 16b der Zündspule 16 erzeugte Hochspannungsimpuls hat an der Zündkerze 18 nunmehr einen Zündfunken zur Folge.This process has no effect on the primary and secondary voltages induced in the ignition coil 16 Influence, since the control transistor 23 is now amplified via the resistor 24 and the Zener diode 31 in the controlled current-conducting state and consequently the ignition transistor 20 continues to be blocked. The Indian Secondary winding 16b of ignition coil 16 has a high voltage pulse on spark plug 18 now result in an ignition spark.
Bei einer solchen Zündanlage kann eine sehr leistungsstarke Zündspule eingesetzt werden, da auch eine hohe Primärspannung Up den Zündtransistor 20In such an ignition system, a very powerful ignition coil can be used, since a high primary voltage U p also affects the ignition transistor 20
nicht mehr gefährdet, da die an seiner Schaltstrecke auftretende Sperrspannung Usp durch die nunmehr auf einen geringen Wert begrenzte Generatorspannung Ug stark herabgesetzt ist. Für die in F i g. 1 als Zeiger dargestellten Spannungen ergibt sich folgende Gleichung: no longer endangered, since the reverse voltage U sp occurring at its switching path is greatly reduced by the generator voltage U g, which is now limited to a low value. For the in F i g. 1 voltages shown as phasors results in the following equation:
Uv~ Ug+ UrU v ~ U g + Ur
Gegen Ende des Zündvorganges wird zunächst die Schwellspannung an der Zenerdiode 29 unterschritten und der Strom in diesem Schaltungszweig wird gesperrt. Ferner wird gegen Ende der vom Polrad 11 in der Generatorwicklung 14 erzeugten positiven Spannungshalbwelle auch die Schwellspannung der Zenerdiode 31 im Steuergerät 19 unterschritten und damit gelangt der Steuertransistor 23 wieder in den Sperrzustand. Die nachfolgende negative Spannungshalbwelle in der Generatorwicklung 14 wird nicht belastet, da sie mit ihrer Amplitude den in Sperrichtung beanspruchten Zündtransistor 20 nicht gefährdetTowards the end of the ignition process, the voltage at the Zener diode 29 is initially below the threshold voltage and the current in this circuit branch is blocked. Furthermore, towards the end of the pole wheel 11 in the Generator winding 14 generated positive voltage half-waves and the threshold voltage of Zener diode 31 in the control unit 19 and thus the control transistor 23 goes back into the blocking state. the subsequent negative voltage half-wave in the generator winding 14 is not loaded because it is with its amplitude does not endanger the ignition transistor 20, which is stressed in the reverse direction
In F i g. 2 ist lediglich der Magnetgenerator 10 einer Zündanlage gemäß F i g. 1 dargestellt, zu dessen Generatorwicklung 14 ein Dämpfungsglied 40a parallel geschaltet ist. Das Dämpfungsglied 40a besteht aus einem Thyristor 41, dessen Steuerelektrode 41a über eine Zenerdiode 42 mit seiner Anode und über einen Widerstand 46 mit seiner Kathode verbunden ist. Wie ferner in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist, läßt sich ein solches Dämpfungsglied auch durch andere elektronische Bauelemente aufbauen. Einfachere Schaltungselemente lassen sich als Dämpfungsglied verwenden, indem die Generatorwicklung 14 mit einer Diode 43 in Reihe liegt, wobei dann das Dämpfungsglied zur Generatorwicklung 14 und Diode 43 parallel geschaitei ist. Wie F i g. 2 zeigt, besteht dann das Dämpfungsglied 40b aus einem spannungsabhängigen Widerstand 44 (VDR) oder im anderen Fall 40c aus einem Kondensator 42.In Fig. 2, only the magnetic generator 10 is one Ignition system according to FIG. 1, an attenuator 40a is parallel to the generator winding 14 thereof is switched. The attenuator 40a consists of a thyristor 41, the control electrode 41a of which has a Zener diode 42 is connected to its anode and via a resistor 46 to its cathode. As also in FIG. 2 is indicated by dashed lines, such an attenuator can also be used by other electronic devices Build components. Simpler circuit elements can be used as an attenuator, by the generator winding 14 is in series with a diode 43, then the attenuator for Generator winding 14 and diode 43 is connected in parallel. Like F i g. 2 shows, then there is the attenuator 40b from a voltage-dependent resistor 44 (VDR) or in the other case 40c from a capacitor 42.
F i g. 3 zeigt eine Weiterbildung einer Zündanlage nach Fig. 1, indem die Generatorwicklung 14 des Magnetgenerators 10 mit dem Eingang eines Zweiweggleichrichters 50 verbunden ist Am Ausgang des Zweiweggleichrichters 50 liegt die Primärwicklung 16a der Zündspule 16 und dazu in Reihe das Steuergerät 19.F i g. 3 shows a further development of an ignition system according to FIG. 1, in which the generator winding 14 of the Magnet generator 10 is connected to the input of a full-wave rectifier 50 At the output of the The primary winding 16a of the ignition coil 16 is connected to the full-wave rectifier 50 and the control unit 19 is connected in series for this purpose.
Über eine Anschlußleitung 51 und einem Schalter 52 lassen sich mehrere, unabhängig von der Zündanlage arbeitende Verbraucher zuschalten, die durch einen Widerstand 53 in F i g. 3 angedeutet sind.A connection line 51 and a switch 52 can be used to set several, regardless of the ignition system Connect working consumers, which are represented by a resistor 53 in FIG. 3 are indicated.
Bei einer solchen Anlage ist das Dämpfungsglied 40 zum Ausgang des Zweiweggleichrichters 50 parallel geschaltet. Es besteht gemäß Fig. 1 aus einer Zenerdiode 29, die mit einer Diode 30 in Reihe liegt. Die Wirkungsweise dieser Zündanlage entspricht im wesentlichen der zuvor beschriebenen Wirkungsweise einer Zündanlage gemäß Fig. 1. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß nunmehr auch die negativen Spannungshalbwellen der Generatorwicklung 14 über den Zweiweggleichrichter 50 den Zündtransistor 20 im Steuergerät 19 in den stromleitenden Zustand umschalten, so daß beispielsweise bei einer Zweizyiinder-Brennkraftmaschine bei gleicher Drehzahl des Polrades 11 die Zündfolge verdoppelt werden kann. In einem solchenFall werden selbstverständlich zwei Zündkerzen 18 von der Zündspule 16 versorgt.In such a system, the attenuator 40 is parallel to the output of the full-wave rectifier 50 switched. According to FIG. 1, it consists of a Zener diode 29 which is connected to a diode 30 in series. the The mode of operation of this ignition system essentially corresponds to the mode of operation described above an ignition system according to FIG. 1. The only difference is that now also the negative Voltage half-waves of the generator winding 14 via the full-wave rectifier 50, the ignition transistor 20 in the Switch control unit 19 to the current-conducting state, so that, for example, in a two-cylinder internal combustion engine at the same speed of the pole wheel 11, the firing order can be doubled. In such a case Of course, two spark plugs 18 are supplied by the ignition coil 16.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, da das Steuergerät im Primärstromkreis der Zündspule sowie das Dämpfungsglied durchaus einen anderen Schaltungsaufbau aufweisen kann. Als Dämpfungsglied läßt sich beispielsweise auch eine auf den Generatoranker aufgebrachte Kurzschlußwicklung verwenden, die bei einer starken Feldänderung durch die Unterbrechung des Primärstromes im Zündzeitpunkt anspricht und die in der Generatorwicklung 14 induzierte Spannung begrenzt. Ferner ist es möglich, eine Akkumulatorbatterie als weiteren Verbraucher am Magnetgenerator bzw. am Ausgang des Zweiweggleichrichters anzuschließen, die zum Beispiel bei einem Kraftrad ihrerseits weitere Verbraucher wie Hupe, Scheinwerfer und Bremslicht versorgt. In einem solchen Fall bildet die Akkumulatorbatterie ein Dämpfungsglied, das eine starke Stromänderung in der Generatorwicklung 14 beim Unterbrechen des Primärstromkreises verhindert In den Fällen, wo diese Akkumulatorbatterie durch einen zusätzlichen Schalter zur Vermeidung einer Überladung vom Magnetgenerator abgeschaltet werden kann, ist ein zusätzliches Dämpfungsglied vorzusehen.The invention is not limited to the illustrated embodiments, since the control unit in The primary circuit of the ignition coil and the attenuator definitely have a different circuit structure can. For example, one applied to the generator armature can also be used as an attenuator Use short-circuit winding, which in the event of a strong field change due to the interruption of the primary current responds at the ignition point and limits the voltage induced in the generator winding 14. It is also possible to use an accumulator battery as a further consumer on the magnetic generator or on the To connect the output of the full-wave rectifier, for example in the case of a motorcycle Consumers such as horn, headlights and brake lights are supplied. In such a case, the accumulator battery forms an attenuator that causes a large current change in the generator winding 14 when interrupted of the primary circuit prevented In cases where this accumulator battery is replaced by an additional A switch that can be switched off by the magnetic generator to avoid overloading is a provide an additional attenuator.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |