DE3541737A1

DE3541737A1 - Zuendeinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3541737A1
Application number: DE19853541737
Authority: DE
Inventors: Josef Orova
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1987-05-27
Also published as: US4727851A; SE8605049D0; SE458873B; SE8605049L

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündeinrichtung für Brenn kraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Zündeinrichtung dieser Art, bei der die vom um laufenden Polrad in den Wicklungen des Zündankers erzeugte Wechselspannung aus einer zur Zündung benötigten positiven Halbwelle und je einer kleineren vor- und nachgelagerten negativen Halbwelle besteht, werden die negativen Halb wellen über eine Gleichrichteranordnung auf den Primär stromkreis mit dem elektronischen Zündschaltelement ge geben (DE-PS 22 61 156). Für den oberen Drehzahlbereich wird hier durch die kleinere erste Halbwelle eine Sprung verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung Frühzündung erzielt, indem die drehzahlabhängig ansteigenden Halb wellen der Zündeinrichtung über eine Steuerschaltung beim Erreichen einer bestimmten Primärspannung auf das Zünd schaltelement einwirken.

Da in vielen Fällen eine stetige Verstellung des Zündzeit punktes in Abhängigkeit von der Drehzahl für den Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlich günstiger ist als die sogenannte Sprungverstellung, ist es ferner bekannt, über eine geeignete Steuerschaltung den Zündzeitpunkt drehzahl abhängig festzulegen (DE-OS 33 25 275). Eine Gleichrichtung der negativen kleineren Halbwellen ist dort nicht erfor derlich, da die Zündung über den ganzen Drehzahlbereich mit der größeren positiven Halbwelle durchgeführt wird. Bei den E-Anker-Zündeinrichtungen hat sich dabei jedoch als nachteilig herausgestellt, daß die der Zündungshalbwelle vorgelagerte kleinere negative Halbwelle im oberen Dreh zahlbereich an der Sekundärwicklung bereits so groß wird, daß durch diese Induktionsspannungen an der Zündkerze Früh zündungen ausgelöst werden. Dabei ist es bekannt, zur Ver meidung solcher Fehlzündungen die negativen Halbwellen im Primärstromkreis zu bedämpfen, indem eine entsprechende Diodenschaltung mit einem dazu in Reihe liegenden Wider stand die Primärwicklung überbrückt (DE-OS 27 30 002). Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Schaltungsauf wand, es erhöht in erheblichem Maße die Verlustleistung im Steuergerät und verzögert durch Ankerrückwirkung den Beginn der nachfolgenden Zündungshalbwelle.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, mit einfa chen Mitteln Frühzündungen durch die im Zündanker durch das umlaufende Polrad erzeugte, der Zündungshalbwelle vorgelagerten Halbwelle entgegengesetzter Polarität zu verlässig zu vermeiden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß bei der Herstellung des Eisenkerns für den Zündanker ohne zusätzlichen Aufwand durch die Formgebung des in Umlaufrichtung des Polrades vorderen Schenkels der magnetische Widerstand gegenüber dem hinteren Schenkel erhöht und dadurch die Induktivität des vorderen Schenkels nahezu beliebig verringert werden kann, so daß der über diesen Schenkel durch die Ankerwicklungen geführte mag netische Fluß beim Durchlauf des im Polrad befindlichen Dauermagneten geringer ist als der anschließend durch den hinteren Schenkel gehende Fluß. Durch den verringerten magnetischen Fluß wird die der Zündungshalbwelle vorge lagerte Halbwelle soweit verringert, daß dabei auch im oberen Drehzahlbereich auf der Sekundärseite keine Span nungswerte mehr auftreten, die eine Frühzündung an der Zündkerze auslösen könnten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Merkmals möglich. So kann die geringere Induktivität für den vorderen Schenkel des Eisenkerns in besonders einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß der vordere Schenkel einen größeren Luftspalt zum Polrad hin aufweist als die übrigen Schenkel. Andererseits kann es aus Montagegründen zweckmäßig sein, den Luftspalt an allen drei Eisenkernschenkeln zum Pol rad hin gleich groß zu machen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, am vorderen Schenkel einen zusätzlichen Luft spalt vorzusehen, oder die geringere Induktivität am vorderen Schenkel auf einfache Weise dadurch zu reali sieren, daß der vordere Schenkel einen geringeren Quer schnitt als der hintere Schenkel aufweist. Eine be sonders einfache und wirksame Lösung besteht darin, den vorderen Schenkel gegenüber dem hinteren Schenkel zum Polrad hin mit einem kleineren Polschuh zu versehen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Magnet zünder mit vergrößertem Luftspalt am vorderen Schenkel,

Fig. 2 zeigt den Fluß- und Spannungsverlauf am Zündanker beim Durchlaufen des Polrades und

Fig. 3 zeigt ein wei teres Ausführungsbeispiel für den vorderen Schenkel des Zündankers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist als erfindungsgemäße Zündeinrichtung ein Magnetzünder für Brennkraftmaschinen mit 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Zündanker 11, der mit Befestigungs bohrungen 12 versehen, am Gehäuse der nicht dargestellten Brennkraftmaschine anzuschrauben ist sowie aus einem Pol rad 13, das auf der Antriebswelle der Brennkraftmaschine befestigt wird und von dieser in Richtung des Pfeiles 13 a angetrieben wird. Der Zündanker 11, der gleichzeitig als Zündspule wirkt, hat einen aus Blechen geschichteten E-förmigen Eisenkern 14. Auf dem mittleren Schenkel 15 des Eisenkerns 14 ist eine Primärwicklung 16 und eine Sekundärwicklung 17 angeordnet. Das freie Ende der Sekun därwicklung 17 ist über ein Zündkabel 18 mit einer Zünd kerze 19 verbunden. Das freie Ende der Primärwicklung 16 ist mit einem Primärstromkreis 20 mit einem elektronisch gesteuerten Zündschaltelement 21 verbunden. Das Zünd schaltelement 21 wird zum Zündzeitpunkt durch eine Steuer schaltung 22 umgeschaltet, welche ebenfalls an die Primärwicklung 16 angeschlossen ist. Das andere Ende der Primär- und der Sekundärwicklung 16, 17 ist ebenso wie die Zündkerze 19, das Zündschaltelement 21 und die Steuerschaltung 22 auf Masse gelegt. Im Polrad 13 ist ein Dauermagnet 23 eingegossen, dessen Polstücke 24 bis zum äußeren Umfang des Polrades reichen.

Der mittlere Schenkel 15 des Eisenkerns 14 sowie der in Umlaufrichtung des Polrades 13 gesehen hintere Schenkel 25 haben zum Polrad 13 hin einen Arbeitsluftspalt von Xo = 0,3 mm. Dagegen beträgt der Arbeitsluftspalt zum Polrad 13 am vorderen Schenkel X = 1 mm. Durch diesen größeren Arbeitsluftspalt wird der magnetische Wider stand für den mit der Primär- und Sekundärwicklung 16, 17 gekoppelten Magnetfluß Φ größer als im hinteren Schen kel 25 bzw. die Induktivität am vorderen Schenkel 26 wird geringer als die am hinteren Schenkel 25.

In Fig. 2 ist auf der Zeitachse t 1 der Flußverlauf in der Primär- und Sekundärwicklung 16, 17 des Zündankers 11 dargestellt. Bei in Pfeilrichtung umlaufendem Polrad 13 nimmt demnach zunächst der Fluß Φ bei Annäherung des Dauermagneten 23 allmählich zu, bis er ein Flußmaximum erreicht, was etwa bei der in Fig. 1 dargestellten Stel lung des Polrades 13 der Fall ist. Danach kehrt sich der Fluß um und der Magnetkreis schließt sich nunmehr - wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet - über den hinteren Schenkel 25. Durch die gestrichelte Kurve auf der Zeit achse t 1 ist dargestellt, welchen zeitlichen Verlauf der Fluß Φ hätte, wenn am vorderen Schenkel 23 anstelle des größeren Luftspaltes X ein Luftspalt Xo von 0,3 mm vor handen wäre. Auf der Zeitachse t 2 ist der Verlauf der Leerlaufspannung Uo in der Primär- bzw. Sekundärwicklung 16, 17 dargestellt. Hier ist erkennbar, daß durch den größeren Arbeitsluftspalt X am vorderen Schenkel 26 des Eisenkerns 14 die vordere negative Spannungshalb welle wesentlich geringer ist als die gestrichelt ange deutete Halbwelle bei einem kleineren Arbeitsluftspalt Xo, wie er bei den zwei übrigen Schenkeln 15 und 25 vor handen ist. Auf der Zeitachse t 3 ist dargestellt, daß die zur Zündung verwendete positive Spannungshalbwelle des Magnetzünders 10 im Primärstromkreis bei angeschlos senem Zündschaltelement 21 und angeschlossener Zündkerze 19 zunächst stark gedämpft wird, da der Primärstromkreis 20 durch das Zündschaltelement 21 nahezu kurzgeschlossen ist. Zum Zündzeitpunkt Zzp wird nun das Zündschaltelement 21 durch die Steuerschaltung 22 gesperrt und damit der Primär strom unterbrochen. Diese Unterbrechung löst in den Wick lungen 16 und 17 einen starken Spannungsanstieg aus, der an der Zündkerze 19 einen Zündfunken zur Folge hat. Nach einem Einschwingvorgang geht dann die Spannung auf die Leerlaufspannung gemäß der Zeitachse t 2 zurück, welche durch die vom umlaufenden Polrad 13 verursachte Flußände rung in den Wicklungen 16 und 17 induziert wird. Durch den größeren Luftspalt X am vorderen Schenkel 26 ist sichergestellt, daß die vordere, negative Halbwelle in der Sekundärwicklung 17 soweit herabgesetzt wird, daß auch im oberen Drehzahlbereich durch diese Spannungshalb welle von kleiner 2 kV keine Frühzündungen an der Zünd kerze 19 auftreten können.

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Herabsetzung der Induktivität bzw. zur Erhöhung des magnetischen Wider standes am vorderen Schenkel 26 a des nur teilweise dar gestellten Zündankers 11 a. Der vordere Schenkel 26 a hat hier einen geringeren Querschnitt als der hintere Schenkel 25. Außerdem hat er an seinem zum Polrad 13 gerichteten Ende eine wesentlich kleinere Polschuhfläche 27 als die zwei anderen Polschuhe der Schenkel 15 und 25. Dagegen ist hier der Arbeitsluftspalt mit Xo = 0,3 mm nicht größer als an den zwei anderen Schenkeln 15 und 25. Dies er leichtert die Montage des Zündankers 11, da hier nicht mehr am vorderen Schenkel ein größerer Luftspalt einge stellt werden muß.

Abhängig von den jeweiligen Erfordernissen der Zündein richtung ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den vorderen Schenkel des Eisenkerns mehr oder weniger zu verkürzen oder zu schmälern. Außerdem kann die Verrin gerung des Querschnitts am vorderen Schenkel auch durch Reduzieren der Anzahl der Eisenkernbleche in diesem Bereich realisiert werden. Schließlich ist es auch möglich, die gewünschte Herabsetzung der vorderen Span nungshalbwelle durch eine Abrundung oder Abstufung an der Polschuhfläche des vorderen Schenkels oder durch einen in Fig. 3 gestrichelt angedeuteten Luftspalt 28 im vorderen Schenkel vorzunehmen.

Claims

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem gleich zeitig als Zündspule wirkenden Zündanker aus einem E-för migen Eisenkern und einer Primär- und Sekundärwicklung auf dem mittleren Eisenkernschenkel sowie mit einem um laufenden, von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pol rad zur Erzeugung einer Wechselspannung, die in einem Primärstromkreis einen Strom treibt, der zum Zündzeit punkt von einem elektronisch gesteuerten Zündschalt element unterbrochen wird, um an einer mit der Sekundär wicklung verbundenen Zündkerze einen Zündfunken zu er zeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der bei richtiger Drehrichtung in Umlaufrichtung des Polrades (13) gesehen vordere Schenkel (26, 26 a) des E-förmigen Eisenkerns (14, 14 a) eine geringere Induktivität als der hintere Schenkel (25) aufweist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Schenkel (26) einen größeren Luftspalt (X) zum Polrad (13) aufweist als die übrigen zwei Schen kel (15, 25).

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Schenkel (26) einen zusätzlichen Luft spalt (28) aufweist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der vordere Schenkel (26 a) einen geringeren Quer schnitt als der hintere Schenkel (25) aufweist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der vordere Schenkel (26 a) gegenüber dem hinte ren Schenkel (25) eine kleinere Polschuhfläche (27) hat.