DE3038827A1 - Hochspannungserzeuger, vorzugsweise zur erzeugung von zuendfunken unter zuhilfenahme von elektrischen hiflsmitteln - Google Patents

Description

• Hochspannungserzeuger, vorzugsweise zur Erzeugung von
• Zündfunken unter Zuhilfenahme von elektronischen Hilfsmitteln Die Erfindung betrifft eine Spule zur Erzeugung von Zündfunken und deren elektronische Ansteuerung, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, deren Hochspannungswandler aus einer Primär- und einer Sekundärspule bestehen.
• Derartige Spulen werden verwendet, um Kraftstoff-, Luft-oder Gas-Luft-Gemische durch mittels Hochspannung erzeugte an einer Zündkerze überspringende Funken in Verbrennungskraftmaschinen zur Entzündung zu bringen.
• Es ist bekannt, solche für die Erzeugung von Zündfunken benötigten Hochspannungsimpulse durch den Abbau eines Magnetfeldes und die dabei in einer von den Magnetlinien geschnittenen Windungen einer Spule entstehende Induktionsspannung zu erzeugen. Die notwendige elektrische Energie für die Brenndauer des Zündfunkens und dessen-Intensität wird dabei im wesentlichen dem in der Spulenkonstruktion mit ihren darin untergebrachten Kupfer- und Eisen-Mengen gespeicherten Magnetismus entnommen. Bekannt ist auch der Ersatz von Unterbrecherkontakten durch Halbleiterschalter und die geregelte Versorgung von Zündspulen mit Energie.
• Infolge der Forderungen nach kurzer Anstiegszeit für die Hochspannung, nach angemessenem Gewicht und nach geringer Abmes--sung sind dieser Energiespeicherung Grenzen gesetzt. Bei hoher Drehzahl des Motors und der damit bedingten schnellen Zündfolge wird nämlich die Zeit für die elektro-magnetische Aufladung der Spule auf volle Magnetstärke und damit die auch zur Verfügung stehende Brenndauerzeit immer kürzer, und gerade diese sollte bei der Bestrebung nach vollkommener Verbrennung von mageren Gemischen immer länger werden. Bei höherer Drehzahl oder bei großer Zylinderanzahl der Verbrennungskraftmaschine wird diese Unzulänglichkeit so kritisch, daß für jeden Zylinder bei Hochleistungs-Verbrennungskraftmaschinen eine eigene ündspule oder wegen der verlangten längeren Erenndauer sogar zwei Zündspulen, die auf zwei getrennte Zündkerzen geschaltet sind, verwendet werden, wobei die Zündzeitpunkte dieser getrennt arbeitenden Zündkerzen in einem Zylinder zwecks Verlängerung der effektiven Brenndauer zeitlich verschoben sind und die Zündkerzen nacheinander zünden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die folgenden Forderungen ze erfüllen: 1. Die Anstiegszeit für die Zündspannung soll wesentlich verkürzt werden, um die Möglichkeit des Abfliessens von Energie über Schnutzeffekt-Nebenschlüsse zu verringern.
• 2. Die Brenndauer des Zündfunkens soll unabhängig von der Motordrehzahl länger oder auch immer optimal gleich sein.
• 3. Es soll eine bei allen Betriebsbedingungen konstante Zünd-und Brennspannung den Zündkerzen angeboten werden, auch wenn nur die halbe (Kaltstart im t..Tinter), die normale oder auch eine überhöhte Batteriespannung (überladung) anliegt.
• 4. Die Brennspannung soll über die gesamte.Brenndauer gleich sein.
• 5. Es soll auch der Brennstrom in dieser Zeit möglichst gleich bleiben.
• 6. Bei eingeschalteter Zündung und ruhendem Motor soll sich die Batterie nicht wegen einer eventuell ungünstigen Unterbrecherstellung über die Zündspule entladen. Die Zündspule soll sich aus dem gleichen Grund ebenfalls nicht überhitzen können.
• 7. Die Abmessungen und das Gewicht dieser neuartigen Zündspule soll kleiner sein als bei den bisherigen Zündspulen. n 8. Eine Kombination solcher kleinerer Zündspulen, die wegen ihrer geringen Einschaltdauer bei Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschinen noch kleiner sein können, soll den störanfälligen und teuren Verteiler ersetzen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgeutäß dadurch gelöst, daß diese Zündfunken durch schnell aufeinanderfolgende, vorzugsweise fremd erregte Hochspannungsimpulse erzeugt werden, welche als eine durch ein wählbares Zeitglied zeitlich begrenzte, von Leistungshalbleitern verstärkte Impulsfolge mit einer Frequenz, deren Wechsel pro Minute höher liegt als der Quotient n x Zylinderanzahl in einem 2 Hochspannungsfrequenzübertrager, vorzugsweise mit einem Ferritkern ausgestattet, der vorzugsweise funktionsmäßig mit einem Kammerspulenkörper gemäß der Patentanmeldung "Kammerspulenkörper und Verfahren zu dessen automatischer Eewicklung", Nr. ... , vom ... zusammenarbeitet, auf Hochspannung transformiert und danach gleichgerichtet werden, wobei diese Hochspannungsimpulse jeweils zu dem Zeitpunkt erregt werden, der durch den Unterbrecherkontakt oder einen kontaktlosen Sensor, mit der Stellung der Surbelwelle gekoppelt, bestimmt wird, wobei einerseits die hohe Frequenz der Impulsfolge zusammen mit der rhertracJerkern (Ferrit-) Qualität und die Auslogung des l;nchspanntlncrs-Transformators die kürze der Anstiegszeit und die Energie des Zündfunkens und andererseits das wGhlbare Zeitglied die Länge von dessen Brenndauer heeinflussen.
• Damit bei allen Betriebsbedingungen konstante Zünd und Brennspannung den Zündkerzen angeboten wird, ist die Schaltungsanordnung so getroffen, daß die Impulsfolge erzeuwenden Halbleiter so geregelt gesteuert werden, daß der Zündfunken bei anliegender halber, bei voller oder aber auch erhöhter Nennspannung jeweils die gleiche optimale Jnercriemenge zur Verfügung gestellt T Ji rd.
• Die it der Erfindung erzielten Vorteile sind insesonde're folgende: verkürzte Anstiegszeit für die Zündspannung, optimale Verlängerung der Prenndauer des Zündfunkens infolye Energienachschubs mittels der schnell aufeinanderfolgenden Hochspannungsimpulse, nahezu konstante Zünd- und Drennspannung bei allen Betriebsbedingungen, gleichmäßige Brennspannung und gleicher Brennstrom, minimale Fatteriebeanspruchung und keine Überhitzung der Ziindspule, kleinere Ahmessungen und geringeres Gewicht, Wegfall des Verteilers durch eine Kombination von mehreren kleinen Zündspannungserzeugern.
• Ein Ausführungs- und Schaltungsbeispiel ist in der Zeichnung anbei dargestellt und nachfolgend beschrieben; Fig. 1 zeigt einen Hochfrequenz-Übertrager irit den Ferrit-U-Kern-Hälften 1 und 2, den Spulenkörpern 3 und 4, auf denen die unterteilte Sekundar-Hochspannungswicklung mit dem Wickeldrahtanfang 5 und dein Wickeldra-htende 6 zu sehen sind.
• Die beiden Primär-Gegentakt-Wicklungen mit den Drahtenden 7, 8, 9 und 10 sind ehenfalls auf den Spulenkörpern untergebracht.
• Fig. 2 zeigt eine Wickelkammer 11 des Spulenkörpers 3 mit den schräg angeschnittenen Flanschen 12 und 13. Die Schragschlitze 14 und 15 bewirken einen isclierten üergang des vickeidrahtes von einer Wickelkammer in die andere, so daß Drähte mit anderem Spannungspotential nicht berührt werden können.
• lig. 3 zcicjt den radialen Schnitt durch Wickelkammer nach Fig. 2 und somit die Seitenansicht des Flansches 13 mit den Einlauf des Schrägschlitzes 15, dessen weiterer Verlauf his zum Grund 15a der nächsten Teickelkammer und sein austritt 15b gestrichelt gezeichnet sind. Die Nocke 16, am Umfang des Flansches 13 angeformt, verhessert beim automatischen Wickeln das Fangen des taickeldrahtes in den Schrägschlitz 14.
• Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der elektronischen Ansteuerung für den Hochspannungswandler 20, der zusammen mit dem Brücken-Gleichrichter 21 hochspannungsfest in einem Gehäuse vergossen ist. Lediglich die hochgespannte Gleichspannung wird nach außen geführt. Der Frequenzgenerator 22 erzeugt ab Einschalten der Zündung fortgesetzt die gewünschte Impulsfrequenz, die über das Zeitglied 23 beim tffnen des Unterbrecherkontaktes 24 an den (letJentaktverstärker 29 für den Zeitraum der gewünschten Rrenndauer, vom Zeitglied 23 geregelt, angelegt wird. An der Steckbuchse 26 ist der Anschluß für das Hochspannungskabel zum Verteiler ansteckhar.
• Fig. 5 zeigt die Kombination von z. E. vier solcher Hochspannungsübertrager 20a, 20b, 20c und 20d mit ihren Gleichrichtern 21a, 21b, 21c und 21d zur Verwendung an einem Viertakt-Vierzylinderverbrennungsmotor mit den Zylindern 17a, 17b, 17c und 17d, denen die Zündkerzen da, 18b, 18c und 18d zugeordnet sind.
• Beispielsweise führt das Zündkabel l9a die im 1-:ochspannunqsübertrager 20a und im Gleichrichter 21a erzeugte Hochspannung über die Steckbuchse 26a zur Zündkerze 18a des Zylinders 17a.
• Die kurbelwelle 19 ist in den Lagern 27 drehbar gelagert, und über einen Winkeltrieb wird von hier das Kettenrad 28 angetrieben, welches seinerseits mit einer tlntersetzunq zwei zu eins die Steuerscheibe 29 mit der, Magneten 30 antreibt.
• Dieser Magnet 30 betätigt vährend des Rotierens die FallsPnsoren 31a, 31b, 31c und 31d, und diese starten so an stelle von Unterbrecherkontakten die Zündung im zugehörigen Zylinder, deren Brenndauer voln zugeordneten Zeitglied bestimmt wird. Allen gemeinsam dient der Frequenzgenerator 32. Die Funktionen der hier nicht genannten Zündspulen wickeln sich analog dieser Schilderung ab.
• Patent- und Schutzansprüche Leerseite

Claims (3)

1. Patent- und Schutz ansprüche Hochspannungserzeuger, vorzugsweise zur Erzeuguncr von Zündfunken unter Zuhilfenahme von elektronischen Hilfsmitteln, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, deren Hochspannungswandler aus einer Primär-- und einer Sekundärspule besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zündfunken durch schnell aufeinanderfolgende, vorzugsweise fremd erregte Hochspannungsimpulse erzeugt werden, welche als eine durch ein wählbares Zeitglied zeitlich begrenzte, von Leistungshalhleitern verstärkte Impulsfolge mit einer Frequenz, deren Wechsel pro Minute höher liegt als der quotient n x Zylinderanzahl in einem 2 Hochspannungsfrequenzübertrager, vorzugsweise mit einem Ferritkern ausgestattet, der vorzugsweise funktionsmäßig mit einem Kammerspulenkörper gemäß der Patentanmeldung "Kammerspulenkörper und Verfahren zu dessen automatischer Bewicklung", Nr. ..., vom ... zusammenarbeitet, auf Hochspannung transformiert und danach gleichgerichtet werden, wobei diese Hochspannungsimpulse jeweils zu dem Zeitpunkt erregt werden, der durch den Unterbrecherkontakt oder einen kontaktlosen Sensor, mit der Stellung der Kurbelwelle gekoppelt, bestiinint wird, wobei einerseits die hohe Frequenz der Impulsfolge zusammen cit der Übertragerkern- (Ferrit-) Qualität und die Auslegung des Hochspannungs-Transformators die Kürze der Anstiegszeit und die energie des Zündfunkens und andererseits das wählbare Zeitglied die Länge von dessen Frenndauer beeinflussen.
2. 2. Hochspannungserzeuger zur F:rzeuguncJ von Zündfunken und deren elektronische Ansteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Iinpulsfolge erzeugenden @alhleiter so geregelt gesteuert werden, dar cen Zündfunken bei anliegender halber, hei voller oder acr auch erhöhter Nennspannung jerei]s die gleiche optimale !neroieM enge zur Verfügung gestellt wird.
3. 3. Hochspannungserzeuger zur Erzeugung von Zündfunken und deren elektronische Ansteuerung nach Ans-pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Uochspannungsübertrager und ein Teil von dessen Ansteuerung nur jeweils einer Zündkerze eines Zylinders einer Wehrzylinder-'7erbrennungskraftmaschine unter Verzicht auf den Verteiler in direktem Anschluß zugeordnet sind, jedoch vorzugsweise sämtliche für einen Mehrzylinderverbrennungs-Motor danach notwendigen Hochspannungserzeuger in einem gemein-Samen Gehäuse, durch getrennte Sensoren angesteuert, untergebracht sind.