Zündvorrichtung mit drehzahlabhängiger Zündzeitverstellung für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung mit drehzahlabhängiger Zündzeitverstellung für Verbren nungsmotoren, mit einem Impulsübertrager, dessen Se kundärwicklung in einem die Funkenstrecke einer Zünd kerze enthaltenden Zündkreis liegt, wobei die Zündung durch einen Auslöseimpuls ausgelöst wird, der in der Primärwicklung des Impulsübertragers durch Öffnen von im Takt des Motors betätigten Unterbrecherkontakten erzeugt wird.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art erfolgt die Zündzeitverstellung mechanisch mittels eines Fliehkraftreglers oder einer pneumatisch betätigten Membran. Diese Zündzeitverstellung ist ungenau und verändert sich zudem im Lauf der Zeit in hohem Masse. Rein elektronisch bewirkte Zündzeitverstellungen sind schon vorgeschlagen worden, für die Praxis aber viel zu kompliziert, teuer und fehleranfällig.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben. Die Zündvorrich tung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Spannungsquelle mit der genannten Primärwicklung, ein erster Tyristor, ein Kondensator und ein zweiter Thyristor in Serie geschaltet sind, und dass nach dem Öffnen der Unterbrecherkontakte zuerst der erste Thyris- tor und durch Entladung eines ersten während der Schliesszeit der Kontakte über einen Widerstand aufgela denen Kondensators leitend gemacht wird, und hierauf der zweite Thyristor durch Entladung eines zweiten,
während der Schliesszeit der Kontakte über eine Diode aufgeladenen Kondensators leitend gemacht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei der Einfach heit halber nur die Zündung eines einzigen Zylinders des Motors unter Weglassung des üblichen Zündverteilers gezeigt ist.
Die dargestellte Zündvorrichtung weist eine Batterie 1 von z.B. 12 Volt auf, die über einen Zündschalter 2 mit einem Gleichspannungswandler 3 verbunden ist, der einen Kondensator 4 auf z.B. 400 Volt auflädt. An den Kondensator 4 ist über einen Thyristor (Schaltdiode) 5 die Primärwicklung 6 eines Zündtransformators 7 ange ordnet, an dessen Sekundärwicklung 8 die Zündfunken strecke 9 einer Zündkerze angeschlossen ist.
Zwischen der Steuerelektrode 5 des Thyristors 5 und dessen Ka- thode K befindet sich die Sekundärwicklung 10 eines Impulsübertrags 11, zu welcher ein Widerstand 12 und eine Schutzdiode 13 parallel geschaltet sind. Die Primär wicklung 14 des Impulsübertragers 11 ist über dem Zünd- schalter 2 mit dem positiven Pol der- Batterie 1 verbun den, deren negativer Pol geerdet ist. Andererseits ist die Primärwicklung 14 mit der Anode A eines Thyristors 15 verbunden, dessen Kathode an einen Kondensator 16 an geschlossen ist.
Zwischen der anderen Seite des Konden- sators 16 und Erde ist ein weiterer Thyristor 17 vor gesehen.
Die Steuerelektrode S des Thyristors 15 ist über einen Widerstand 18 mit dessen Kathode K und über einen Widerstand 19 mit einem ruhenden Unterbrecherkontakt 20 verbunden, der mit einem beweglichen Unterbrecher kontakt 21 zusammenarbeitet. Der Unterbrecherkontakt 21 ist an einer Kontaktfeder 22 angebracht, die in einem geerdeten Halter 23 eingespannt und mit einem Nocken 24 versehen ist, der mit einem Unterbrechervierkant 25 zusammenarbeitet, welcher in üblicher Weise mit der halben Motordrehzahl angetrieben wird.
Der Unterbrecherkontakt 20 ist über einer Diode 26 und einem Widerstand 27 mit dem Teilungspunkt 28 eines aus einem Widerstand 29 und einer Zenerdiode 30 bestehenden Spannungsteiler 29, 30, der bei geschlosse nem Zündschalter 2 von der Batterie 1 gespeist wird. Im Teilungspunkt 28 herrscht gegenüber Erde eine durch die Zenerdiode 30 auf z.B. 8 Volt stabilisierte Spannung. An die die Diode 26 mit dem Widerstand 27 verbindende Leitung 31 ist eine Zenerdiode 32 angeschlossen, die andererseits mit der Steuerelektrode S des Thyristors 17 und über einen Heissleiterwiderstand 33 mit dessen geerdeter Kathode K verbunden ist.
Der Anoden-Katho- denstrecke A-K des Thyristors 17 ist eine Diode 34 antiparallel geschaltet.
Zwischen der Leitung 31 und Erde ist die Serieschal- tung eines Widerstandes 35 und eines Kondensators 36 angeordnet, deren Verbindungspunkt über einen Wider stand 37 mit der Basis eines Transistors 38 mit geerdetem Emitter verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 38 ist über einen Widerstand 39 und eine dazu parallel geschaltete Diode 40 mit der Leitung 31 verbunden und ferner an einen. andererseits geerdeten Kondensator 41 angeschlossen. Mit dem Unterbrecherkontakt 20 ist noch ein weiterer Kondensator 42 verbunden, der andererseits über einen Widerstand 43 mit Erde verbunden ist.
Die beschriebene Zündvorrichtung arbeitet wie folgt: Durch Schliessen des Zündschalters 2 wird der Gleichspannungswandler 3 in Betrieb gesetzt und somit der Kondensator 4 aufgeladen. Wenn nun durch die Primärwicklung 14 des Impulsübertragers 11 ein Impuls ( < (Auslöseimpuls ) fliessen kann - was auf später. näher erläuterte Weise bewirkt wird - so wird dadurch in bekannter Weise der Thyristor 5 gezündet und es fliesst durch denselben ein Zündimpuls, der über den Zünd- transformator 7 den Zündfunken in der Funkenstrecke 9 erzeugt.
Solange die Unterbrecherkontakte 20, 21 geschlossen sind ist die Leitung 31 über die Diode 26 und diese Kontakte 20, 21 geerdet. Wenn die Unterbrecherkontakte 20, 21 geöffnet werden, wird der Kondensator 42 in dem von der als stabilisierte Spannungsquelle dienenden Zen erdiode 30 aus im Stromzweig 27, 31, 26, 42. 43. Erde geladen. Zugleich wird auch der Kondensator 41 über die Diode 40 geladen. Die am Kondensator 42 auftretende positive Spannung wird über den Widerstand 19 der Steuerelektrode S des Thyristors 15 zugeführt, der letzte ren leitend macht. Trotzdem kann durch denselben aber kein Strom fliessen, und zwar weil der Thyristor 17 in diesem Zeitpunkt noch nicht leitend ist.
Erst wenn der Kondensator 41 z.B. auf etwa die Hälfte der von der Zenerdiode 30 gelieferten Spannung, also auf z.B. auf 4 Volt geladen worden ist, übersteigt die Spannung der Leitung 31 die Durchbruchspannung der Zenerdiode 32, so dass durch letztere und die Steuerelektroden-Katho- denstrecke S-K des Thyristors 17, sowie den dazu parallelen Heissleiterwiderstand fliessen kann, wodurch auch der Thyristor 17 leitend gemacht wird.
Der Heisslei- terwiderstand 33, dessen Widerstandswert bei Erwär mung abnimmt, hat den Zweck, eine kleine Abnahme der Durchbruchspannung der Zenerdiode 32 bei deren Er wärmung zu kompensieren.
Nachdem nun beide Thyristoren 15 und 17 leitend sind, fliesst nun der Auslöseimpuls im Stromkreis 1, 2, 14, 15, 16, 17;), Erde und löst den Zündimpuls. Der Zeitpunkt in welchem der Thyristor 17 leitend wird, ist nun von der Drehzahl des Motors, bzw. des Unterbre- chervierkants 25 abhängig, und zwar weil der Kondensa tor 41 im Zeitpunkt, in dem sich die Unterbrecherkon- takte 20, 21 öffnen, noch eine Restladung besitzt und diese Restladung von der dem Öffnen vorausgegangenen Schliesszeit der Kontakte abhängt, während welcher sich der Kondensator 41 über den Widerstand 39 und die Elemente 26, 21 bis 23, Erde entladen kann.
Je langsamer der Motor läuft, um so länger dauert die Entladung, um so kleiner ist also die Restspannung und um so länger dauert es bis der Kondensator 41 auf die erwähnte Spannung von z.B. 4 Volt geladen wird, bei welcher der Thyristor 17 leitend wird; das heisst in anderen Worten, dass die Zündung um so später stattfindet je langsamer der Motor läuft, wie dies erfahrungsgemäss der Fall sein muss.
Der Unterbrechervierkant 25 ist fest so eingestellt, dass die Kontakte 20, 21 sich bei einem mechanischen- Vorzündungswinkel öffnen, der mindestens so gross ist, wie der für die höchste Drehzahl erforderliche, grösste effektive Vorzündungswinkel. Der mechanische Vorzün- dungswinkel wird dann durch die beschriebene, auf elektrischem Wege erzeugte Zeitverzögerung zwischen dem Öffnen der Kontakte 20, 21 und dem Zündzeitpunkt zu dem effektiven in gewünschter Weise drehzahlabhän gigen Vorzündungswinkel korrigiert.
Die Vorzündungswinkelcharakteristik, d.h. die Kurve. welche die den erwünschten Vorzündungswinkels in Funktion der Drehzahl darstellt, ist natürlich von Motor zu Motor verschieden. Durch entsprechende Wahl der Wi derstände 43 und 39 kann man die beschriebene Zündvor richtung jeder praktisch gewünschten Vorzündungscha- rakteristik ausserordentlich genau anpassen, wobei dann diese Charakteristik ausserordentlich genau eingehalten wird, nämlich mit Abweichungen von höchstens etwa<B>10.</B> Eine derartige Genauigkeit ist bei den üblichen mechani schen Vorzündungsregelungen,
bei denen der Unterbre- chervierkant 25 durch einen Fliehkraftregler oder eine pneumatisch gesteuerte Membran verdreht wird, bei wei tem nicht erzielbar.
Die vorliegende Zündvorrichtung hat darüber noch den Vorzug, auch bei mechanischer Abnützung des Vierkants 25 und des Nockens 24, die zu einer Verkür zung bzw. Verlängerung der Schliesszeit der Öffnungszeit führte, richtig zu arbeiten, und zwar infolge einer durch die Elemente 35 bis 38 gebildeten Kompensationsvorrich tung. Wenn die Kontakte 20 und 21 sich öffnen bzw. schliessen so wird über den sehr hohen Widerstand 35 auch der Kondensator 36 aufgeladen bzw. entladen. wodurch sich das mittlere, wenig schwankende Potential der Basis des Transistors 38 entsprechend dem Verhält nis Öffnungszeit zu Schliesszeit verändert.
In der bisheri gen Beschreibung der Aufladung des Kondensators 41 ist nicht berücksichtigt worden, dass je nach dem Basispo tential des Transistors 38 auch über den Kollektoremit- terstromkreis des Transistors 38 ein kleiner Strom fliesst, der von der Basisvorspannung abhängt.
Wird die Öff nungszeit durch die erwähnte Abnützung relativ zur Schliesszeit kürzer, so wird dieser Strom noch etwas kleiner, was eine etwas schnellere Aufladung des Kon- densators 41 und damit eine frühere Zündung verursacht, was die abnützungsbedingte Verzögerung der Öffnung der Unterbrecherkontakte 20, 21 kompensiert. Durch Abgleichen der Widerstände 35 und 37 können Unge nauigkeiten vermieden werden, die sonst durch Änderun gen des öffnungs- zu Schliessverhältnisses hervorgerufen würden.
Zur Funktion der dargestellten Zündvorrichtung wird noch bemerkt, dass die Diode 34 vorgesehen ist, damit der Kondensator 16 sich während der Schliesszeit der Unterbrecherkontakte 20, 21 im Stromkreis Erde 34, 16, 18, 19, 26, 20 bis 23, Erde entladen kann, was zur Wiederholung des beschriebenen Arbeitszyklus notwen dig ist.
Der Anstieg des Auslöseimpulses, bzw. des Zündim- pulses erfolgt bei einer praktisch ausgeführten Schaltung äusserst rasch, nämlich in weniger als 5u sec. was einen sehr starken Zündfunken zur Folge hat.
Es sei ferner noch bemerkt, dass prinzipiell anstelle der mechanisch betätigten Unterbrecherkontakte 20 und 21 auch induktiv, kapazitiv oder photoelektrisch im Takt des Motors betätigte Unterbrecherkontakte vorgesehen sein könnte, obwohl dies zurzeit zu einer unnötigen Verteuerung der Zündvorrichtung führen dürfte.