DE2701964A1

DE2701964A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2701964A1
Application number: DE19772701964
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Dipl Ing Leroy
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1978-07-20
Also published as: IT7819389A0; JPS5395438A; IT1092116B; FR2378386A1; FR2378386B3

Description

ί|.1.1977 Li/Sm

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Zündanlage für Brennkraftmaschinen Zusammenfassung

Es wird eine Zündanlage vorgeschlagen, die zum Entflammen des in einer Brennkraftmaschine komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches dient. Zur Verteilung von Zündspannungsimpulsen an mindestens zwei Zündkerzen werden Entladungsstrecken verwendet, von denen jede mit einer der Zündkerzen eine Serienschaltung bildet, zwischen zwei in ein Isoliergefäß eingeschlossene Hauptelektroden vorgesehen ist und sich durch Anlegen eines Steuerspannungsimpulses an eine zugeordnete Steuerelektrode in den Entladungszustand steuern läßt. Dabei ist die Verteilung der Zündspannungsimpulse in der Weise realisiert, daß die die Zündkerze und die Entladungsstrecke enthaltenden Serienschaltungen gemeinsam an die Sekundärwicklung einer Zündspule angeschlossen sind und die bei der Unterbrechung des in deren Pirmärwicklung fließenden Stromes dort entstehende Induktionsspannung zur Erzeugung der an die Steuerelektroden anzulegenden Steuerspannungsimpulse benutzt ist.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist (nach der DT-AS 1 19Ί 638) schon eine Zündanlage dieser Art bekannt, bei der aber die für die Umsteuerung der Entladungsstrecken notwendigen Steuerspannungsimpulse einer besonderen Spannungsquelle entnommen werden. Die neben der für die Erzeugung der Zündenergie notwendigen Spannungsquelle noch erforderliche zusätzliche Spannungsquelle für die Erzeugung der Steuerspannungsimpulse macht die Zündanlage kostspielig und raumbeanspruchend.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl zur Erzeugung der Zündenergie als auch zur Erzeugung der für die Umsteuerung der Entladungsstrecken notwendigen Steuerspannungsimpulse eine einzige Spannungsquelle, beispielsweise die Batterie eines Kraftfahrzeuges, Verwendung finden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage, insbesondere hinsichtlich ihrer schaltungsmäßigen Realisierung, möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Zündanlage und Figur 2 ein Spannungs-(U)-Zeit (t)-Diagramm zur Darlegung der Funktionsweise.

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Beschreibung der Erfindung Z / U I ϊί OH

Die in Figur 1 dargestellte Zündanlage soll für die nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündanlage wird aus einer Spannungsquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein soll. An der Spannungsquelle 1 geht von dem Minuspol eine Masseverbindung 2 und von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 3 enthaltende Versorgungsverbindung 4 aus. Von der Versorgungsverbindung 4 geht ein Schaltungszweig aus, der über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 zu dem Kollektor eines (npn-) Endtransistors 7 führt und sich von dessen Emitter zur Masseverbindung 2 fortsetzt. Die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 7 weist in ihrem Nebenschluß einen Kondensator 8 auf, der zum Schutz gegen Störimpulse dienen soll. Die Basis des Endtransistors 7 ist über einen Schwellwertschalter 9 steuerbar, der symbolisch angedeutet und mit 9 bezeichnet ist. Dieser Schwellwertschalter 9 kann beispielsweise nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebaut sein. Der Schwellwertschalter 9 ist eingangsseitig durch einen Signalgeber 10 beeinflußbar. Der hier verwendete Signalgeber 10 beruht auf induktivem Prinzip. Er enthält eine aus magnetisch nicht leitendem Material, zum Beispiel Kunststoff, bestehende Scheibe 11, die auf einer Welle 12 sitzt und an ihrem Außenumfang ein aus magnetisch leitendem Material, zum Beispiel Weicheisen, bestehendes. Leitstück 13 trägt. Die Welle 12 ist mit der Brennkraftmaschine gekuppelt. Desweiteren weist der Signalgeber 10 zwei mit strichpunktiertem Linienzug angedeutete magnetische Kreise 14, 15 auf, von denen der magnetische Kreis 14 einen Dauermagnet 16 und der magnetische Kreis 15 einen Dauermagnet 17 enthält. Dabei ist der magnetische Kreis 14 mit einer Geberwicklung 18 und der magnetische Kreis 15 mit einer Geberwicklung 19 induktiv gekoppelt. Die Geberwicklungen 18, 19 liegen mit ihrem einen Wicklungsende an der Masseverbindung 2 und mit ihrem anderen Wicklungsende gemeinsam

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an dem Eingang der; Schwellwertschalter 9· Von den beiden magnetischen Kreisen 1^JI, 15 wird jeweils dann einer durch das Leitstück 13 geschlossen, wenn sich die Scheibe 11 um l80 gedreht hat.

An der zur Zündspule 6 gehörenden Sekundärwicklung 20 werden bei den einzelnen Zündvorgängeri Zündspannungsimpulse zur Verfügung gestellt, die jeweils im Wechsel einer der beiden Zündkerzen 21, 22 zuzuführen sind. Zu diesem Zweck ist der Zündkerze 21 eine Entladungsstrecke 23 und der Zündkerze 22 eine Entladungsstrecke 2k vorgeschaltet. Die Entladungsstrecke 23 weist ein mit Gas, vorzugsweise Edelgas, gefülltes Isoliergefäß 25 auf, in das zwei Hauptclektroderi 26, 27 ragen. Zur Umsteuerung der Entladungsstrecke 23 in den Entladungszustand wird eine der Entladungsstrecke 23 zugeordnete Steuerelektrode 28 mit einem Steuerspannungsimpul.s beaufschlagt. Die Entladungsstrecke 2*1 weist ebenfalls ein mit Gas, vorzugsweise Edelgas, gefülltes Isoliergefäß 29 auf, in das zwei Hauptelektroden 30> 31 ragen. Zur Umsteuerung der Entladungsstrecke 2^l\ in den Entladungszustand wird eine der Entladungsstrecke 2'I zugeordnete Steuerelektrode 32 mit einem Steuerspannungsimpuls beaufschlagt. Zur Erzeugung der an die Steuerelektroden 28, 32 anzulegenden Steuerimpulse wird die bei der Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung 5 entstehende Induktionsspannung ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist das der Versorgungsverbindung Ί abgev/andte Wicklungsende der Primärwicklung 5 über die Serienschaltung eines Widerstandes 33 und einer Blockierdiode 3't an einen Schaltungspunkt 35 angeschlossen, der über einen Steuerkondensator 36 an der Masseverbindung 2 liegt. Von dem Schaltungspunkt 35 geht ein Schaltungszweig aus, der über die zu einem Hilf^transformator 37 gehörende Primärwicklung 38 und danach über einen elektronischen Hilfsschalter 39 zur Masseverbindung 2 führt. Der elektronische Hilfsschalter 39 soll mit einer Steuerelektrode kO versehen und im bevorzugten Fall als Thyristor ausgebildet

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sein. Die zu dem elektronischen Hilfsschalter 39 Gehörende Steuerelektrode 40 steht mit dem Ausgang eines ebenfalls vorzugsweise nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebauten Schwellwertschalters 4l in Verbindung, dessen Eingang zu dem der Masseverbindung 2 abgewandten Wicklungsende der Geberwicklung 19 führt. Die zu dem Hilfstransformator 37 gehörende Sekundärwicklung 42 liegt ir. einer Verbindung, die von dem Schaltungspunkt 35 zu der Steuerelektrode 28 der Entladungsstrecke 23 führt. Von dem Schaltungspunkt 35 geht ein weiterer Schaltungszweig aus, der über die zu einem Hilfstransformator 43 gehörende Primärwicklung 44 und danach über einen elektronischen Hilfsschalter 45 zur Masseverbindung 2 führt. Der elektronische Hilfsschalter 45 soll ebenfalls mit einer Steuerelektrode 46 versehen und im bevorzugten Fall als Thyristor ausgebildet sein. Diese Steuerelektrode 46 hat mit dem Ausgang eines ebenfalls vorzugsweise nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitenden Schwellwertschalters 47 Verbindung, dessen Eingang zu dem der Masseverbindung 2 abgewandten Wicklungsende der Geberwicklung 18 führt. Die zu dem Hilfstransformator 43 gehörende Sekundärwicklung 48 liegt in einer Verbindung, die von dem Schaltungspunkt 35 zu der Steuerelektrode 32 der Entladungsstrecke 24 führt.

Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise:

Sobald der Betriebsschalter 3 geschlossen wird, ist die Anlage funktionsbereit. Es wird jetzt unterstellt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 7 leitend ist und somit die Primärwicklung 5 vom Strom durchflossen wird, wodurch Energie für den Zündvorgang in der Zündspule 6 gespeichert wird. Wird jetzt - wie dargestellt - das Leitstück 13 durch den magnetischen Kreis 14 bewegt, so entsteht in der Geberwicklung l8 eine Wechselspannungsperiode. Von dieser Wechselspannungsperiode wird die in Figur 2 dargestellte Halbwelle S zur Auslösung des Zündvorganges verwendet. Erreicht die Halbwelle S den Spannungswert Ul, so wird der Schwellwertschalter 9 aus einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand gesteuert, was zur Folge hat, daß die

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Emitter-Kollektor-Strecke des Endtransistors 7 in den nichtleitenden Zustand Gebracht und der Strom in der Primärwicklung 5 unterbrochen wird. Abhängig davon entsteht in der Sekundärwicklung 20 ein Hochspannungsstoß, der das Potential an der Hauptelektrode 25 der Entladungsstrecke 22 und an der Hauptelektrode 30 der Entladungsstrecke 2H im Vergleich zum Potential der Masseverbindung 2 in negativer Richtung ansteigen läßt. Erreicht nun die Halbwelle S den Spannungswert U2, so wird der Schwellwertschalter ^7 aus einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand umgesteuert, wodurch Steuerstrom zur Steuerelektrode ^6 des elektronischen Hilfsschalters 45 gelangt und dessen Schaltstrecke leitend gemacht wird. Der vorher bei der Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung 5 durch die Induktionsspannung aufgeladene Steuerkondensator kann sich nunmehr über die zum Hilfstransformator Jj3 gehörende Primärwicklung Hh entladen, was in der zugehörigen Sekundärwicklung h8 einen Hochspannungsstoß zur Folge hat, der als Steuerspannungsimpuls an die zur Entladungsstrecke 2¹I gehörende Steuerelektrode 32 gelangt. Durch diesen etwa nadeiförmigen Steuerspannungsimpuls, der in Bezug auf die Masseverbindung 2 vorzugsweise negativ sein soll, wird an der Entladungsstrecke 2h zunächst eine Vorionisierung bewirkt, die schließlich eine Entladung zwischen den Hauptelektroden 30, 31 und abhängig davon einen elektrischen Überschlag (Zündfunke) an der Zündkerze 22 zur Folge hat.

Der nächste Zündvorgang wird ausgelöst, wenn das Leitstück durch den magnetischen Kreis 15 bewegt wird. Dabei erfolgt Auslösung des Zündvorganges und Erzeugung der Zündspannung in der gleichen Weise, wie das soeben beschrieben wurde. Im jetzigen Fall wird jedoch der Schwellwertschalter hl aus einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand umgesteuert, so daß jetzt der elektronische Hilfsschalter 39 an seiner Schaltstrecke leitend gemacht wird und sich der Steuerkondensator 36 über die zu dem Hilfstransformator 37

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gehörende Primärwicklung 38 entladen kann. Somit wird jetzt in der zu dem Hilfstransformator 37 gehörende Sekundärwicklung H2 ein Hochspannungsnadelimpuls erzeugt, der als Steuerspannungsimpuls an die Steuerelektrode 28 der Entladungsstrecke 23 angelegt wird. Durch die jetzt zwischen den Hauptelektroden 26, 27 des Entladungsschalters 23 stattfindende Entladung wird die von der Sekundärwicklung 20 zur Verfügung gestellte Zündspannung der Zündkerze 21 zugeführt, weshalb jetzt an dieser Zündkerze 21 der elektrische Überschlag (Zündfunke) hervorgerufen wird. Mit dem Abklingen der Halbwelle S gehen die Schwellwertschalter 9> ^ 1 _a '17 wieder* in ihren ersten Schaltzustand über, so daß sie jeweils vor dem nächsten Zündvorgang wieder steuerbereit sind.

Der relativ niederohmig bemessene Widerstand 33 dient zur Begrenzung des über die Diode 3¹I fließenden Stromes. Für die Ladung des Steuerkondensatcrs 36 reicht etwa der zehnte Teil derjenigen Energie aus, die vor dem Zündvorgang in der Zündspule 6 gespeichert ist.

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Claims

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Ansprüche

/1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit zur Verteilung von Zündspannungsimpulsen an mindestens zwei Zündkerzen dienenden Entladungsstrecken, von denen jede mit einer der Zündkerzen eine Serienschaltung bildet, zwischen zwei in ein Isoliergefäß eingeschlossene Hauptelektroden vorgesehen ist und sich durch Anlegen eines Steuerspannungsimpulses an eine zugeordnete Steuerelektrode in den Entladungszustand steuern läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (21 bzw. 22) und Entladungsstrecke (23 bzw. 2*1) enthaltenden Serienschaltungen gemeinsam an die Sekundärwicklung (20) einer Zündspule (6) angeschlossen sind und die bei der Unterbrechung des in deren Primärwicklung (5) fließenden Stromes dort entstehende Induktionsspannung zur Erzeugung der an die Steuerelektroden (28, 32) anzulegenden Steuerspannungsimpulse benutzt ist.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Unterbrechung des in der Primärwicklung (5) fließenden Stromes dort entstehende Induktionsspannung als Ladespannung für einen Steuerkondensator (36) Verwendung findet und im Nebenschluß des Steuerkondensators (36) für jede Entla dungsstrecke (23, 2k) die Serienschaltung einer zu einem

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Hilfstransformator (37 bzw. 43) Gehörenden Primärwicklung (38 bzw. 44) und eines elektronischen Hilfsschalters (39 bzw. 45) liegt, wobei die Hilfstransformatoren (37, 43) an ihrer Sekundärwicklung (42 bzw. 4 8) je mit einer zu einer der Entladungsstrecken (23, 24) gehörenden Steuerelektrode (28 bzw. 32) Verbindung haben.
3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Hilfsschalter (39, 45) mit einer Steuerelektrode (40 bzw. 46) versehene Halbleiterschalter, vorzugsweise Thyristoren, sind.
4. Zündanlage nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Hilfsschalter (39, 45) jeweils in den stromdurchlassenden Zustand gesteuert werden, nachdem der in der Primärwicklung (5) fließende Strom bereits unterbrochen ist.

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