DE2430389C2 - Vorrichtung zur Erhöhung der Zündspannung in Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhö hung der Zündspannung in Zündeinrichtungen fur Brennkraftmaschinen mit Hilfe eines Kondensators, die zwischen einer Spannungsquelle und der Primärwicklung einer Zündspule angeordnet ist, wobei der Kondensator bei geöffneten Kontakten eines Unterbrecherschalters parallel zur Spannungsquelle liegi und von der Spannungsquelle aufgeladen wird und sich bei geschlossenen Kontakten des Unterbrecherschalters über die Primärwicklung der Zündspule entlädt, wobei an der Primärwicklung eine gegenüber der Spannung der Spannungsquelle erhöhte Spannung anliegt.

Das Problem bei derartigen Vorrichtungen besteht darin, daß Nebenschlüsse und kapazitive Last den Zündkreis auf Kosten der gelieferten Energie und damit der verfügbaren Hochspannung erheblich belasten.

Aus der DT-OS 22 33 003 ist eine Vorrichtung an Schwungrad-Magnetzündapparaten mit kapazitiver Zündwirkung bekannt, die zwischen Spannungsquelle und Zündspule geschaltet ist, wobei ein Kondensator bei geöffneten Unterbrecherkontakten parallel zur Spannungsquelie geschaltet ist, und sich bei geschlossenen Unterbrecherkontakten über die Zündspule entlädt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich um eine Kondensatorztindaniage, bei der die Energie im elektrischen Feld eines Kondensators gespeichert ist. Dabei wird der Kondensator auf eine relativ hohe Spannung von etwa 500 V aufgeladen und anschließend zur Erzeugung eines Zündimpulses über die Primärseite einer Zündspule entladen. Dabei wird in dieser ein schnell ansteigendes Magnetfeld erzeugt, so daß auf der Seki.ndärseite eine Sekundärspannung induziert wird. Vor dein ["ntladen des Kondensators fließt durch die Primärwicklung der Zündspule kein Strom, da der Kondensator dann voll aufgeladen ist. Die Zündspule arbeitet also lediglich als Spannungstranforinator, während die gesamte Energie des Zündfunkens aus der Ladung des Kondensators entsteht.

Aus der DT-AS 15 76 331 ist eine Vorrichtung zur elektronischen Ste^rung für Kraftstoffeinspritzdüsen bekannt, bei der ein Kondensator zunächst aufgeladen und dann in Reihe mit der Betriebsspannung geschaltet über eiiie Erregerspule zur Betätigung einer Kraftstoffeinspritzdüse entladen wird. Der Kondensator hat die Aufgabe, einerseits durch einen hohen Stromfluß ein schnelles öffnen der Einspritzdüse und andererseits die Sperrung eines Thyristors zu bewirken, der zur Steuerung der Einspritzdüse vorgesehen ist. Die in der Erregerspule im erregten Zustand gespeicherte Energie .ιοί! dabei zurückgewonnen werden, indem diese im Kondensator gespeichert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche trotz eines einfachen Aufbaus mit einem geringen Leistungsbedarf bei einer Spulenzündung eine hohe Energie für den Zündfunken liefert. Die Vorrichtung soll dabei so ausgebildet sein, daß bei Ausfall der Vorrichtung das Weiterbetreiben des Kraftfahrzeuges möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kondensator bei geschlossenen Kontakten des Unterbrecherschalters in Reihe mit der von einer Batterie gebildeten Spannungsquelle und der Primärwicklung der Zündspule geschaltet ist, so daß die an der Primärwicklung anliegende erhöhte Spannung gleich der Surnrre der Spannung der Spannungsquelle und der Kondensatorspannung ist, wobei die Zündspannung beim Zusammenbrechen des während der Entladung des Kondensators über die Primärwicklung in dieser aufgebauten Magnetfeldes erzeugt wird, und daß eine dem Kondensator parallelgeschaltete Diode zwischen Spannungsquelle und Primärwicklung der Zündspule vorgesehen ist, über die die Aufladung des Kondensators von der Spannungsquelle erfolgt.

Über die parallelgcschaltete Diode wird einerseits der Kondensator aufgeladen. Andererseits kann bei einem Ausfi.ii der Vorrichtung ungehindert ein Strom von der Batterie durch die Primärwicklung der Zündspule fließen.

Die Erfindungsgemäße Vorrichtung ist zweckrrißig so aufgebaut, daß ein bei geschlossenen Unterbrecherkontakten geschlossener Schalter in Reihe mit dem Kondensator geschaltet ist, die Reihenichaltung aus Schalter und Kondensator durch eine in Richtung der w Stromflußrichtung aus der Batterie leitende Diode überbrückt ist und der Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Schalter über einen weiteren, bei offenen Unterbrecherkontakten geschlossenen Schalter auf Erde geschaltet ist. ,₅

Durch die entsprechende Betätigung der beiden Schalter wird der Kondensator bei offenen Unterbrecherkontakten aus der Batterie aufgeladen und ist bei geschlossenen Unterbrecherkontakten zur Unterstützung der Batteriespannung mit der Batterie in Reihe geschaltet.

Weiterbildungen der erfindung-gemäßen Vorrichtung bzw. zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt um: wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g- I ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 ein Schaltbild, welches den Einbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine Brennkraftmaschine zeigt, und

Fig.? ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit als Halbleiterschalter ausgeführten Schaltern.

Das schematische Schaltbild nach F i g. I dient der Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Primärwicklung Ll einer Zündspule L ist auf Unterbrecherkontakte 5Wl geschaltet, während die Sekundärwicklung L2 der Zündspule /, über einen Verteiler V zu Zündkerzen ZK führt, wie es in F i g.2 dargestellt ist. Das zweite Ende der Primärwicklung Ll liegt über einen Kondensator Cl und einen Schalter SWi am Pluspol einer Batterie ß, deren Minuspol an Erde liegt. Der Verbindungspunkt zwi- 4; sehen dem Kondensator Cl und dem Schalter 5W3 ist über einen Schalter SW2 mit Erde verbunden. Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Kondensator Cl und dem Schalter SWi ist eine Diode Dl geschähet, welche derart gepolt ist, daß ein Strom von dem Pluspol der Batterie über die Diode Dl durch die Primärwicklung LX der Zündspule /-fließen kann.

Bei offenen Unterbrecherkontakten .SWl ist der Schalter SWi offen und der Schalter SW2 geschlossen. Damit wird der Kondensator Cl über die Diode Dl und den Schalter SW2 aus der Batterie B so aufgeladen, daß er bei einer späteren Reihenschaltung mit der Batterie B eine Spannungsverdopplung der Batteriespannung gibt.

Bei geschlossenen Unterbrecherkontakten 5Wl wird f>o der Schalter SWl geöffnet und der Schalter SWi geschlossen. An der Primärwicklung Ll der Zündspule L liegt damit die doppelte Batteriespannung, im vorliegenden Beispiel 24 V, an. Beim nächstfolgenden öffnen der Unterbrecherkontakte 5Wl wird damit eine ver- ^ft5 größcrte Spannung, im vorliegenden Beispiel 30 kV, in der Sekundärwicklung L2 der Zündspule L erzeugt.

Sollten die Schalter 5W2, 5W3 oder andere Teilt· der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 ausfallen, so kann der Betrieb der Brennkraftmaschine ungestört mittels des Stromflusses von der Batterie B über die Diode Di zur Primärwicklung Ll der Zündspule L aufrechterhalten werden.

F i g. 2 zeigt ein Einbauschaltbiid fi'T die erfindungsgemäße Vorrichtung 5. Eine Anschlußleitung der Vorrichtung S ist über das Zündschloß ZS mit dem Pluspol der Batterie B verbunden. Zwei weitere Anschlußieitungen sind mit den beiden Enden der Primärwicklung Ll der Zündspule L verbunden. Die Sekundärwicklung 12 der Zündspule L ist mit dem Verteiler V verbunden, von welchem die Verteilung der Zündspannung zu den Zündkerzen ZK erfolgt. In F i g. 2 ist nur eine Zündkerze ZK dargestellt.

F i g. 3 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 in transistorisierter Form. Der Schalter 5W3 besteht bei dieser Ausführungsform aus einer Kaskadenschaltung von zwei Transistoren ΤΊ und Tl, während der Schalter SW2 im wesentlichen aus einem weiteren Transistor 73 besteht. Aus dem Schaltbild nach F i g. 3 ist weiter zu erkennen, daß eine Anzeigelampe A vorgesehen ist, mit deren Hilfe eine Betriebs anzeige für die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 erfolgt.

Der npn-Transistor 72 ist mit seinem Emitter mit dem Minuspol des Kondensators Cl verbunden. Der Kollektor des Transistors 72 ist mit dem Pluspol der Batterie B verbunden. Die Basis des Transistors 72 ist mit dem Kollektor des pnp-Transistors Ti verbunden, dessen Emitter ebenfalls mit dem Pluspol der Batterie B verbunden ist. Die Basis des Transistors 7Ί ist über einen Widerstand RiQ mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Ferner ist die Basis des Transistorb 72 über einen Widerstand Rii mit der Minusseite des Kondensators Cl verbunden. Die Plusseite des Kondensators führt zum Pluspol der Primärspule der Zündspule L

Der Kollektor des npn-Transistors 73 ist ebenfalls mit dem Emitter des Transistors 72 verbunden, und sein Emitter führt über einen Widerstand /?6 und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand R7 zum Minuspol der Primärspule der Zündspule L Der Minuspol der Zündspule /. führt zum Unterbrecherkontakt und ist bei geschlossenem Unterbrecherkontakt geerdet. Die Basis des Transistors 73 ist über einen Widerstand Ri mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 74 verbunden. Der Emitter dieses Transistors 74 ist mit dem Pluspol der Batterie B verbunden. Die Basis des Transistors 74 ist über einen Widerstand Ri ebenfalls mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Ferner ist die Basis des Transistors 74 über einen Widerstand Rl mit dem Kollektor eines npn Transistors 77 verbunden, der mit seinem Emitter über einen Widerstand R4 mit der Basis des Transistors 73 und über einen Widerstand /?5 mit dem Emitter des Transistors 73 verbunden ist und der auf Erde liegt. Die Basis des Transistors 77 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R6 und R7 einerseits und andererseits mit einer Diode Ü4 verbunden, die an ihrer anderen Seite geerdet ist und die so geschaltet ist, daß die Durchlaßrichtung von Erde zur Basis des Transistors 77 liegt.

Die Diode Dl ist /wischen den Pluspol der Batterie B und den Verbindungspunkt zwischen Kondensator Cl und Plusseite der Primärspule der Zündspule L geschaltet.

Ferner isi eine l.iunpe Λ vorgesehen, die an ihrer einen Seite über einon Widerstand /?15 geerdet und an ihrer anderen Si¹Ue mit dem Kollektor eines pnp-Tran-

sistors 75 verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors ist mit dem Pluspol der Batterie 0 verbunden. Die Basis des Transistors ist über einen Widerstand RS und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand R9 mit dem Pluspol der Batterie B verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RS und R9 mit dem Pluspol eines Kondensators C4 verbunden, dessen Minusseite geerdet ist. Ferner ist der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RS und R9 mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 76 verbunden, dessen Emitter geerdet ist. Die Basis dieses Transistors 76 ist mit der Minusseite eines Kondensators Cl verbunden, welcher mit seiner Plusseite mit der Minusseite den Kondensators CJ verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen Basis des Transistors 76 und Minusseite des Kondensators Cl ist mit einer Diode Dl verbunden, die mit ihrem anderen Pol mit Erde verbunden ist und so geschaltet ist, daß sie von Erde zu dem gemeinsamen Verbindungspunkt durchlässig ist.

Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand RIO und Transistor Ri ist über einen Widerstand RIl und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand R\2 geerdet. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Widerständen All und Ri2 ist über eine Diode Di mit dem Kollektor des Transistors 74 und gleichzeitig mit der Minusseite eines Kondensators C3 verbunden, dessen Plusseite mit dem Pluspol der Batterie B verbunden ist. Die Diode Di ist dabei so geschaltet, daß der Strom vom Kollektor des Transistors 74 zu dem Verbindungspunkt der Widerstände RW und RM flie-Ben kann. Der Widerstand R7 ist auf seiner dem Widerstand R6 abgewandten Seite mit dem Unterbrecherkontakt und damit gleichzeitig mit dem Minuspol der Spule verbunden.

Der funktionelle Ablauf der Schaltung ist der folgende:

Zunächst wird die Minusseite der Primärspule der Zündspule L über den mechanischen Kontakt, welcher im Unterbrecher der Brennkraftmaschine vorhanden ist, und zugleich damit auch der Widerstand Rl auf Null gelegt. Dadurch wird der Transistor 77 gesperrt. Vorher ist der Transistor 77 leitend durch den Strom, der über die Batterie, die Diode DX, die Primärseite der Zündspule und den Widerstand Rl zur Basis des Transistors 77 fließt. Die Diode Z34 hat lediglich eine Schutzfunktion und schützt gegen Spitzen, die unter Umständen von der Zündspule in der falschen Polarität kommen können.

Ist der Transistor 77 durch Erden des Minuskontaktes der Primärspule der Zündspule L gesperrt, dann wird gleichzeitig der Transistor 74 leitend. Es fließt dann ein Strom vom Pluspol der Batterie über den Widerstand Rl und die Basis des Transistors 74, so daß dieser leitend wird. Dadurch wird über den Widerstand R3 die Basis des Transistors 73 angesteuert und so dieser Transistor 73 leitend, so daß die Minusseite des Speicherkondensators CX über den Emitterschutzwiderstand Rd mit Masse verbunden wird. Dadurch bekommt man kurzzeitig die Spannung des Speicherkondensators Cl in Reihe mit der Batteriespannung.

Über die Diode Di wird mit einer gewissen Verzögerung durch den Kondensator d und den Spannungsteiler aus den Widerständen RIO, RiX, RX2 der Transistor 71 angesteuert. Dieser Transistor 71 steuert dann den Transistor 72 an, und wenn der Transistor 72 leitend wird, dann wird der Speicherkondensator Cl von der Batterie B her aufgeladen. Die Ansteuerung erfolgt über den Kondensator Cl und die Transistoren 76 und 75. Über den Kondensator CA wird eine gewisse Zeitverzögerung erreicht, damit auch während der Zeit, in der der Kondensator Cl entladen ist, noch eine Speicherkapazität vorhanden ist, damit das Lämpchen auch bei geringer Drehzahl nicht erlischt oder zu flakkern beginnt.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung lasser sich nicht nur die eingangs erörterten Nachteile beseiti gen, sondern es werden noch weitere Vorteile erreicht So wird auch bei nicht vollaufgeladener Batterie ein« wesentlich bessere Verbrennung als bei bisherigen An lagen erreicht. Ferner wird bei Verwendung der Vor richtung die Verbrennung bei Brennkraftmaschinen, di< noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht haben, we sentlich verbessert. Außerdem wird die Lebensdaue der Zündkerzen wesentlich verbessert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erhöhung der Zündspannung

in Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen nvt Hilfe eines Kondensators, die zwischen einer Spannungsquelle und der Primärwicklung einer Zündspule angeordnet ist, wobei der Kondensator bei geöffneten Kontakten eines Unterbrecherschalters parallel zur Spannungsquelle liegt und von der Spannur.gsquelle aufgeladen wird und sich bei geschlossenen Kontakten des Unterbrecherschalters über die Primärwicklung der Zündspule entlädt, wobei an der Primärwicklung eine gegenüber der Spannung der Spainungsquelle erhöhte Spannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (CIj bei geschlossenen Kontakten des Unterbrecherschalters (S WX) in Reihe mit der von einer Batterie gebildeien Spannungsquelle (B) und der Primärwicklung (LX) der Zündspule (L) geschaltet ist, so daß die an der Primärwicklung (LX) anliegende erhöhte Spannung gleich der Summe der Spannung der Spannungsquelle und der Kondensatorspannung ist, wobei die Zündspannung beim Zusammenbrechen des während der Entladung des 2s Kondensators (CIj über die Primärwicklung (LX) in dieser aufgebauten Magnetfeldes erzeugt wird, und daß eine dem Kondensator (CX) parallelgeschaltetc Diode (DX) zwischen Spannungsquelle (R) und Primärwicklung (LX) der Zündspule (L) vorgesehen ist. u über die die Aufladung des Kondensators (CX) von der Spannungsquelle (öj erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei geschlossenen Kontakten des Unterbrecherschahers (SWX) geschlossener erster Schalter (SWi) zwischen Spannungsquelle (R) und Kondensator (CX) in Reihe mit dem Kondensator (CX) geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus ersten Schalter (SWi) und Kondensator (CX) durch die Diode (DX) überbrückt ist und daß der Verbindungspunkt zwischen Kondensator (CX) und erstem Schalter (SWl) über einen zweiten, bei offenen Kontakten des Unterbrecherschalters (SWX) geschlossenen Schalter (SW2)mu Erde legbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste und zweite Schalter (SW3, SW2) Halbleiterschalter sind und die Diode (DX) eine Halbleiterdiode ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Spannungsquelle (B) eine Anzeigelampe (A) für die Betriebsanzeige angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis A, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen auf eine von der Spannungsquelle (ßjabgegebene Spannung von 6 V, 12 V oder 24 V und auf positive oder negative Erdung.