DE3333111A1

DE3333111A1 - Zuendvorrichtung

Info

Publication number: DE3333111A1
Application number: DE19833333111
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Min. 8502 Zirndorf Schäfer; Ekkehard Dipl.-Ing. 2903 Bad Zwischenahn Wösthoff
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Current assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1983-09-14
Publication date: 1985-03-28

Description

Kennwort: "Dauerzündspannung"
Zündvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Motoren, bei denen das Kraftstoff-Luftgemisch über Zündkerzen entzündbar ist, mit einer zur Erzeugung der Zündspannung für die Zündkerzen dienenden Einrichtung, an deren Ausgangsseite die Zündkerzen anschaltbar sind und an deren Eingangsseite die Versorgungsspannung liegt, hierbei erhalten die Zündkerzen über einen durch einen Zündsignalgeber ansteuerbaren Schaltteil ihre Zündspannung.
Derartige Zündvorrichtungen werden vielfach verwendet, sei es in Form von konvstionellen Spulenzündvorrichtungen oder sei es in Form von kontaktlos gesteuerten Transistorspulenzündungen oder Hochspannungskondensatorzündvorrichtungen. Bei diesen Zündvorrichtungen ist gemeinsam auf der Eingangs seite der die Hochspannung erzeugenden Einrichtung, wie Zündtransformator bzw. Zündspule, ein Schalter angeordnet, dessen Schaltzustand zur Erzeugung des Zündfunkens in den Zündkerzen kurzzeitig geändert wird, so daß in dem Zündtransformator kurzzeitig eine Hochspannung erzeugt wird. Diese Spannung wird dann zur Bildung des Zündfunkens in den Zündkerzen verwendet.
Nachteilig bei derlei Anordnungen ist, daß durch die Oberwellen der Hochspannung eine Störstrahlung entsteht, die durch besondere bauliche Maßnahmen sowie Schaltungen unterdrückt werden muß. Darüber hinaus sind dererlei Vorrichtungen in ihrem Aufbau verhältnismäßig aufwendig sowie in ihrer Funktion störanfällig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zündvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die preiswert herzustellen ist, einen wartungsfreien Betrieb erlaubt, eine Störstrahlung weitgehendst verhindert wird und schließlich eine exakte Steuerung ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der Ausgangsseite der die Hochspannung erzeugenden Einrichtung die Zündspannung als Dauerspannung anliegt und daß jeder Zündkerze ein als elektronischer Schalter ausgebildetes Schaltteil vorgeschaltet ist. Durch diese Anordnung kann die Störwirkung der Zündvorrichtung wegen Wegfall von freien Funkenstrecken erheblich reduziert werden. Durch die fehlende Mechanik der Zündverteilung ergibt sich außerdem eine erhebliche Gewichtsersparnis, darüber hinaus eine kostenmäßig günstige Herstellung und Montage. Schließlich erlaubt die Anordnung einen nahezu wartungsfreien Betrieb.
Weiter ist durch die einzelnen Schalter eine genaue Steuerung der einzelnen Zündkerzen möglich. Schließlich kommen auch die bisher leicht entstehenden Kriechströme in Wegfall, da die Vorrichtung erheblich besser abgedichtet werden kann.
Von Vorteil ist es, wenn die elektronischen Schalter unmittelbar über der Zündkerze angeordnet sind, da hierdurch die Störwirkung der Oberwellen der Hochfrequenzspannung weiter reduziert werden kann. Beispielsweise könnte der elektronische Schalter unmittelbar im Kerzenstecker angeordnet sein.
Günstigerweise ist die Zündspannung iiber eine an der Ein- gangsseite der Einrichtung, wie Transformator, Kaskadenschaltung od.dgl., liegende hochfrequente Spannung erzeugbar. Hierbei könnte die Spannung durch einen Hochfrequenzgenerator, der die Batteriespannung in eine Hochfrequenzspannung'umwandelt, betrieben werden. Dies erlaubt, beispielsweise den Transformator hinsichtlich seiner Größe erheblich zu reduzieren, so daß eine weitere Gewichtsminderung der Zündvorrichtung eintritt.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der elektronischen Schalter für die Zündkerzen über einen Lichtwellenleiter. Diese Anordnung erlaubt eine galvanische Trennung des Zündsignalgebers von dem elektronischen Schalter, so daß eine weitere Reduzierung des Störpegels,der durch die hochfrequente Zündung entsteht, eintritt.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Zündspannung eine gleichgerichtete Dauerhochspannung. Durch diese Anordnung ergeben sich hinsichtlich der Abschirmung der Störwellen besondere Vorteile. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zündspannung als eine Dauerwechselhochspannung ausgebildet. Diese Ausbildung ergibt eine besonders gute Ausnutzung der Zündkerzen, und zwar hinsichtlich der Abbrandcharakteristik der Zündkerzen.
Von Vorteil ist es, wenn der elektronische Schalter aus mehreren hintereinander geschalteten Thyristoren und/oder Transistoren aufgebaut ist. Diese Anordnung erlaubt in einfacher Weise die Steuerung der Zündhochspannung.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der elektronische Schalter zwei Reihen von Thyristoren, hierbei sind die beiden Reihen der Thyristoren antiparallel geschaltet. Auf diese Weise kann, wenn die Zündspannung als Wechselspannung ausgelegt ist, eine einfache Ansteuerung erfolgen, so daß die Zündkerzen sicher an die Hochspannung geschaltet werden können.
Besonders günstig ist es, wenn der elektronische Schalter auch abschaltbar ausgebildet ist. Diese Anordnung erlaubt nämlich, die Dauer des Zündfunkens an der Zündkerze zu variieren. Der Schalter kann nämlich dann zu unterschiedlichen Zeiten abgeschaltet werden. Eine solche Steuerung ist beispielsweise beim Starten eines Motors von Bedeutung, um Fehlzündungen zu vermeiden und um die Zündcharakteristik im Verbrennungsraum zu optimieren, da hierdurch zu Beginn des Startens mit einem längeren Zündfunken gearbeitet werden kann, und zwar so lange, bis der Motor seine erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat.
Zur Erleichterung der Montage empfiehlt es sich, die elektronischen Schalter in einer gemeinsamen Zündleiste anzuordnen, die dann unmittelbar auf die Zündkerzen aufgesetzt werden können. Diese Anordnung erlaubt weiter eine sichere Abschirmung des Hochspannungsteiles der Zündvorrichtung. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Hochfrequenzgenerator, die die Hochspannung erzeugende Einrichtung, wie der Zündtransformator mit dem elektronischen Schalter in einem Gehäuse angeordnet. Diese Anordnung erlaubt in vorteilhafter Weise eine Abschirmung des gesamten Hochspannungsteiles. Zugleich ergibt sich aber wiederum eine sichere und kostensparende Montage der Zündvorrichtung.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung die Schaltung der Zündvorrichtung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung mit Zündleiste.
Die in der Fig. 1 dargestellte Zündvorrichtung weist eine die Hochspannung erzeugende Einrichtung 10 auf, die als Transformator ausgebildet ist. Dieser Transformator ist an der Eingangsseite an eine Batterie angeschlossen.
Zwischen Eingangsseite und Batterie liegt ein Hochfrequenzgenerator 12. Dieser wandelt die 12-Volt-Gleichspannung in eine hochfrequente 12-Volt-Spannung um. Die Spannung wird nun über den Transformator 10 in eine Hochspannung von ca. 15 - 30 kV transformiert.
Auf der Ausgangsseite des Zündtransformators 10 liegt eine Gleichrichterschaltung 13. Da die Zündspannung eine Höhe von 15 bis 30 kV hat, ist die Gleichrichtung lediglich schematisch dargestellt. Sie kann mehrere Gleichrichterdioden und Kondensatoren umfassen und einen an sich bekannten Aufbau aufweisen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen parallel zur Ausgangsseite des Zündtransformators 10 vier elektronische Schalter 16 mit ihren zugehörigen Zündkerzen 18, wobei als Schalter abschaltbare Thyristoren, beispielsweise Gate-Turn-off-Thyristoren, verwendet werden können. Es sei hier auch erwähnt, daß bei der tatsächlichen Ausführung beispielsweise mehrere Thyristoren, Triacs und/oder Transistoren hintereinander geschaltet sein können, um so die hohe Zündspannung überhaupt schalten zu können.
Den Schaltern 16 sind die Zündkerzen 18 nachgeschaltet, so daß bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Zündvorrichtung vier Zündkerzen geschaltet werden können.
Zur Steuerung der elektronischen Schalter 16 ist jeweils eine Steuerleitung 19 vorgesehen, die die Steuerimpulse von einem Impulsgeber 20 erhalten. Es sei hier erwähnt, daß die Steuerleitungen 19 als Lichtwellenleiter ausgebildet sein können. Hierbei würden dann kurz vor dem elektronischen Schalter 16 die Lichtimpulse in Stromimpulse umgewandelt, um so den elektronischen Schalter 16 ansteuern zu können.
Der Impulsgeber 20 ist beispielsweise als Multiplexer ausgebildet. Er verteilt seine Zündimpulse zu den einzelnen Schaltern 16 der Zündkerzen 18 hintereinander, wobei er selber seine Steuerimpulse aus den Motordaten bzw. der Motorelektronik gewinnt. Diese Steuerdaten sind abhängig von der Drehzahl, der Startautomatik usw.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die elektronischen Schalter in einer Zündleiste 21 angeordnet.
Hierbei umfaßt die Zündleiste auch zugleich die Zündkerzenstecker (nicht dargestellt), so daß die gesamte Zündleiste auf die an einem Motor befindlichen Zündkerzen aufgesetzt werden kann. Es sei hier bemerkt, daß die Zündleiste aus gutleitendem Werkstoff hergestellt ist, um so eine optimale Abschirmung zu erzielen. Wie weiter aus Fig. 2 noch hervorgeht, weist die Zündleiste 21 einen kastenförmigen Anbau 22 auf. Dieser Anbau enthält den Zündtransformator sowie den Hochfrequenzgenerator und die zum Betrieb erforderlichen Schaltungsteile. Aus diesem kastenförmigen Anbau, der ebenfalls aus gutleitendem Werkstoff hergestellt ist, ragen lediglich die Anschlüsse für die Batterie heraus.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, sind die gesamten Zündhochspannungsleitungen innerhalb der Zündleiste und des Anbaus 22 angeordnet.
Es sei hier noch erwähnt, daß aus der Zündleiste die Steuerleitungen 19 herausragen, die zu dem Impulsgeber 20 führen. Dieser Impulsgeber erhält, wie schon erwähnt, über einen Anschluß 23 die beim Betrieb erforderlichen jeweiligen Motordaten, um so eine genaue exakte Steuerung des Zündfunkens zu erreichen. Es sei hier noch darauf hingewiesen, daß durch die die Kerzenstecker enthaltende Zündleiste zugleich sichergestellt wird, daß beim Anschließen die Kerzenstecker den richtigen Zündkerzen zugeordnet sind.
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung.
Diese ist nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und Anwendungen möglich. Der Hochfrequenzgenerator könnte als Oszillator aufgebaut sein. Der elektronische Schalter könnte beispielsweise auch aus Transistoren, Triacs od.dgl. aufgebaut sein.
Darüber hinaus wäre es möglich, den Schalter aus mehreren hintereinander angeordneten oder auch aus antiparallel angeordneten Thyristoren aufzubauen, um so einen sicheren Betrieb auch bei einer Wechselhochspannung zu erzielen.
Weiter sei hier vorgetragen, daß die Sperrung oder Durchsteuerung der elektronischen Schalter über die Steuerleitungen in an sich bekannter Weise erfolgt. Es sei noch hervorgehoben, daß-an der Eingangsseite des Zündtransformators nicht zwingend erforderlich die Batterie angeschlossen ist, sondern beispielsweise an dem zur Ladung der Batterie erforderlichen Stromgenerator angeschlossen sein kann. Weiter sei noch erwähnt, daß die elektronischen Schalter durch eine besondere Schaltung so gesteuert werden können, daß sie sowohl ein- als auch abschaltbar sind, um so die Dauer des Stromflusses steuern zu können. Zum Abschluß sei gesagt, daß anstelle des Transformators auch eine die Hochspannung erzeugende Kaskadenschaltung verwendet werden könnte.

Claims

Kennwort: "Dauerzündspannung" Ansprüche: Zündvorrichtung für Motoren, bei denen das Kraftstoff-Luft-Gemisch über Zündkerzen entzündbar ist, mit einer zur Erzeugung der Zündspannung für die Zündkerzen dienenden Einrichtung, an deren Ausgangsseite die Zündkerzen anschaltbar sind und an deren Eingangsseite die Versorgungsspannung liegt, hierbei erhalten die Zündkerzen über ein durch einen Zündsignalgeber ansteuerbaren Schaltteil ihre Zündspannung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß an der Ausgangsseite der Einrichtung (10) die Zündspannung als Dauerspannung anliegt und daß jeder Zündkerze ein als elektronischer Schalter ausgebildetes Schaltteil (16) vorgeschaltet ist.
24) Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter (16) unmittelbar über den Zündkerzen (18) angeordnet sind.
3.) Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannung über eine an der Eingangsseite der Einrichtung (10) liegende hochfrequente Spannung erzeugbar ist.
4.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der elektronischen Schalter (16) für die Zündkerzen (18) über einen Lichtwellenleiter (19) erfolgt.
5.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannung eine gleichgerichtete Dauerhochspannung ist.
6.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannung eine Dauerwechselhochspannung ist.
7.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter aus mehreren hintereinandergescha lt eten Thyristoren und/oder Transistoren aufgebaut ist.
8.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (16) zwei Reihen von Thyristoren umfaßt, hierbei sind die beiden Reihen antiparallel geschaltet.
9.) Zündvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (16) auch abschaltbar ausgebildet ist.
10.) Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere in Reihe liegende Zündkerzen die elektronischen Schalter in einer gemeinsamen Zündleiste (21) angeordnet sind.
11.) Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (12), die die Hochspannung erzeugende Einrichtung (10) mit den elektronischen Schaltern (16) in einem Gehäuse (21, 22) angeordnet sind.