DD217580A1 - Elektronisches zuendsystem fuer brennkraftmotoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft elektronische Zuendsysteme fuer Brennkraftmotoren, bei denen durch zyklische Energiezufuhr mehrere, aufeinanderfolgende Zuendfunken erzeugt werden. Die Zuendenergie und die Funkenstandzeit koennen zum Zweck der Entzuendung magerer Gemische erhoeht werden. Die zeitliche Folge der Zuendfunken ist erfindungsgemaess einstellbar. Durch Ausnutzung der bekannten Vorteile der Hochspannungs-Kondensator-Zuendanlage, wie hohe Durchschlagspannung, steiler Zuendspannungsanstieg und geringe Nebenschlussempfindlichkeit, eignen sich die vorgeschlagenen Varianten besonders fuer Brennkraftmotoren mit hohen Verdichtungsverhaeltnissen beim Betrieb mit mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen, z. B. fuer Brennkraft-Dieselmotoren im Vielstoffbetrieb, so auch bei Verwendung von Alternativkraftstoffen wie Methanol und Benzin-Methanol-Gemischen.

Description

Titel der Erfindung '

Elektronisches Zündsystem für Brennkraftmotoren

Anwendungsgebiet der Erfindung . Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zündsystem, in dem mehrere, aufeinanderfolgende Funken hoher Energie erzeugt werden· Das Zündsystem eignet sich'für die Zündung magerer ,' \ Gemische sowohl in Ottomotoren als auch in fremdgezündeten· Dieselmotoren zum Zwecke der Vielstoffeignung und der Verwendung von Alternativkraftstoffen. ' · .. _ : ·. ;

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .7 Es ist bekannt, daß zur Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Verbrennungsmotoren durch das Zündsystem eine ausr.ei-. chende Zündenergie bereitzustellen ist· Zur Entflammung magerer G-emische sind wesentlich größere Zündenergieen erforderlich als bei solchen, bei denen das Luftverhältnis in der llähe des stöchioinetrisehen Verhältnisses liegt· .. Heben der Forderung nach großer Zündenergie ist man bestrebt die Funkenstandzeit zu verlängern und die liebenschlußempfindlichkeit der Anlagen zu verringern·

Herkömmliche Zündanlagen genügen diesen Forderungen nur bedingt. Die unter der Bezeichnung Hochspannungs-Kondensator-Zündung bekannte, hat vor allem den Vorteil, daß neben der geringen Hebenschlußempfindlichkeit die Anlage mit konstanter Einschaltzeit arbeitet, die Sekundärspannung in einem großen Drehzahlbereich ·

annähernd konstant'bleibt und auch bei höher verdichteten Motoren die erforderliche Durchschlagspannung bereitgestellt werden kann· , j

Der wesentliche ITachteil der Hochspannungs-Kondensator-Zünd-, anlage besteht darin, daß die Funkenstandzeit relativ kurz ist, was sich auf die Verbrennungseinleitung ungünstig auswirkt. Zur Verlängerung der Funkenstandzeit und Erhöhung der Funkenenergie wird in DE-OS 2 340 865 eine Zündanlage vorgeschlagen, bei der die Primärwicklung der Zündspule aus mehreren Einzelwicklungen besteht, die durch Schalttransistoren in zeitlicher Folge zugeschaltet werden. Mit dieser Schaltung ist eine Mehr-, funkenzündanlage mit induktiver Energiespeicherung realisiert. Eine spezielle Zündspule und ein hoher schaltungstechnischer Aufwand zur Ansteuerung· der Schalttransistoren komplizieren den Aufbau dieser Anlage.

Eine Verlängerung der.Funkenbrenndauer hat auch die in der .Zeitschrift "Elektronik" 25j 1976 von Everding vorgeschlagene Zündanlage zum Ziel· Es wird eine Zündanlage beschrieben, die eine Kombination einer Hochspannungs-Kondensator-Zündanlage und einer Transistor-Spülenzündung darstellt· Die Energie wird primärseitig induktiv und kapazitiv gespeichert. · ' Bei der Zündausiösung erfolgt in der ersten Phase die Kondensatorentladung und damit die Herausbildung des Funkenkopfes und anschließend die Übertragung der induktiv gespeicherten Energie· Damit verlängert sich die Funkenstandzeit auf (1,0·..1,2) ms.

In DE-OS 2 821 084 wird zur Erreichung von zwei aufeinander- ^; folgenden Zündimpulsen die Parallelschaltung von zwei Zündspulen und Schalttransistoren vorgeschlagen, die zeitlich versetzt angesteuert werden» Mit dieser Anordnung ist eine Funkenstandzeit von 1,5 ms erreichbar· , ' . ·

In.DE-OS 2 339 7S3 werden mehrere Schaltungsvarianten zur Ver- ' längerung der Funkenstandzeit vorgeschlagen. Es werden gleichzeitig oder kurz nacheinander die Entladung einer an die Funkenentladungsstrecke angeschlossenen elektrischen Energiequelle ⁽ ,

induktiven Charakters eingeleitet, so daß die Energie sum Zünden bzw· Einleiten der Funkenentladung im wesentlichen von der Energiequelle kapazitiven Charakters geliefert wird, wogegen die Energie zur Verlängerung der Brenndauer von der Energiequelle induktiven Charakters zugeführt wird·

Ziel der Erfindung

Ziel, der Erfindung ist es, mit einer Mehrfunken-Hochspannungs-Kondensat orzündanlage die Bedingungen für die Zündung von magerenGemischen in Verbrennungsmotoren zu verbessern. Die Zündanlage soll sich sowohl für Ottomotoren als auch für die Entflammung von hochoktanigen Kraftstoffen bzw. Alternativkraftstoffen auf der Basis von Methanol und Benzin-Methanol-G'emischen bei deren Verbrennung im Dieselmotor eignen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe-der Erfindung ist es, ein Zündsystem zu schaffen, mit dem magere Kraftstoff-Luft-Gemische in Ottomotoren sowie hochokt anige Kraftstoff-Luft-Gemische in Dieselmotoren gezündet werden können, um deren Vielstoffeignung zu erreichen· Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der bekannte lachteil der Hochspannungs-Kondensator-Zündänlage, ihre geringe Funkenstandzeit, durch die Aufeinanderfolge von mehreren Funken, deren Abstand einstellbar ist, kompensiert wird· Hach diesem Prinzip wird eine ausreichende Zündenergie zur Entflammung der genannten Kraftstoffarten eingebracht und der Betrieb des Dieselmotors im Vielstoffprinzip gewährleistet. Es kann mit diesem Vielstoffprinzip (fremdgezündeter Dieselmotor) der gesamte Drehzahlbereich klopffrei bei - Erreichung der vollen Motorleistung'genutzt werden· ' . ' (

Für die Erzeugung von mindestens zwei Zündimpulsen sind erfindungsgemäß im Primär-Zündstromkreis zu dem gegenwärtig üblichen Kondensator C1 (Fig.1) ein weiterer Kondensator C2 mit einer vorgeschalteten nied.erohmigen Drossel L ρaralleIgeschaltet· Zur Unterdrückung von Einschwingvorgängen während des Ladevor-

ganges der Kondensatoren ist die Diode D2 zur Drossel L parallelgeschaltet·

Wird der Thyristor Th im Zündseitpunkt angesteuert, werden die Kondensatoren über die Primärwicklung der Zündspule entladen· ilach einem ersten Zündimpuls, der durch die Entladung des Kondensators C1 hervorgerufen wird, kommt es zur .' Herausbildung eines zweiten, zeitlich versetzten Zündimpulses durch die verzögerte Entladung des Kondensators C2. Die zeitliche Verschiebung wird durch Abstimmung der niederohmigen Drossel auf den Primärstromkreis erreicht. Bereits bestehende Schaltungen für Hochspannungs-Kondensator-Zündanlagen lassen sich zu einer Zweifunken-Zündanlage erweitern. .

Für die Erzeugung von zwei Zündfunken gleicher Energie und Funkendauer ist die Schaltung nach Fig. 2 geeignet. Es sind ^ zwei Zündstromkreise mit den Kondensatoren G1 und C2 parailelgeschaltet. Sie werden durch einen Sperrwandler über die Dioden D1 und D2 geladen. Im Zündzeitpunkt wird der Thyristor. Th1 angesteuert, was z,ur Entladung des Kondensators C1 und zur Induktion eines ersten Zündimpiulses führt. _:Mit einer über das RC-G-Iied R4/C4 einstellbaren Zeitverzögerung wird der Thyristor Th2 angesteuert, wodurch ein zweiter Zündimpuls induziert wird· •Mit-der zur Zündspule parallelgescha.lt et en Diode D3 wird in bekannter Weise die Funkenstandzeit verlängert, lach, den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Schaltungsvarianten lassen sich Hochspannungs-Kondensatorzündanlagen bis zu vier Funkenentladungen realisieren.

Bereits bestehende"Hochspannungs—Kondensatorzündanlagen lassen sich durch Einfügung der o.g. Bauelemente zu einer Mehrfunkenanlage erweitern.

Ausführungsbeispiel ' '

Die Erfindung' wird nachstehend anhand von Ausfülirungsbeispielen beschrieben· Zur Erläuterung werden folgende Zeichnungen verwendet. ^:- Fig. 1; G-rundschaltung-einer Zweifunken-Zündanlage bei'Verwendung eines¹Schaltthyristors; ,

Pig· 2: Schaltung einer Zweifunken-Zündanlage mit Sperrwandler bei Verwendung von zwei Schaltthyristoren;

Pig· 3: Schaltung einer Zweifunken-Zündanlage mit Sperrwandler bei Verwendung eines Schaltthyristors;

Pig· 4: Schaltung einer Dreifunken-Zündanlage mit Sperrwandler bei Verwendung, von zwei Schaltthyristoren;

Pig. 5J Schaltung einer Vieriunken-Zündanlage mit Sperrwandler bei Verwendung von zwei Schaltthyristoren;

Pig. δ; Punkenstrom- und Brennspannungsverlauf einer Zwei-' f unken-Zündanlage gemäß Pig. 3 j ..'.'

Pig. 7:' Punkenstrom- und Brennspannungsverlauf einer Drei-/ ,. funken-Zündajilage gemäß Pig· 4; .

Pig. 8: Punkenstrom- und Brennspannungsverlauf einer Vier- , funken-Zündanlage gemäß Pig. 6;

Pig. 9J Punkenstrom- und Brennspannungsverlauf einer Dreifunken-Zündanlage gemäß Pig. 4 mit vergrößertem Punkenabstand zwischen der zweiten und dritten Entladung.

Die Erzeugung von Zündimpulsen gemäß der Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß durch ein Steuerteil der Schalttransistor T1 (Pig· 3) im Zündzeitpunkt mit einem, in Abhängigkeit von der . '. zu erreichenden Ladespannung an den Kondensatoren C1 und 02, seitlich definierten Signal angesteuert wird, Durch die , Sinschaltflanke des Stromanstieges wird in der Sekundärwicklung "des Transformators Tr.eine Spannung induziert, die über C3 und R4 den Thyristor ansteuert. Die Entladung der Kondensatoren und 02 über den Thyristor Th erfolgt in der Art, daß in zeitlicher Polge. zwei Zündimpulse entstehen.

Aufladen der.Kondensatoren CT und C2 im Sperrwandler erfolgt über die Diode Dt durch die Abschaltflanke im Transformator Tr,. wenn der Schalt transistor T1 gesperrt wird· Der zeitliche Verlauf der Brennspannung und des Funkenstromes ist in Pig·.6 dargestellt. .Es wird, deutlich, daß die Funkenstandzeit verlängert wird und die in der Funkenstrecke umgesetzte Energie zunimmt·

Werden- zwei Zündkreise Fig. 2 mit den Kondensatoren C1 und C2, den Thyristoren ThI und Th2 gebildet, können zwei Zündimpulse gleicher Funkenstandzeit und gleicher Energie erhalten werden. Beim Durchsteuern von Th1 wird durch die Schaltflanke ein Impuls nach beschriebener Art induziert,, der den Thyristor ThI über C3 und R5 ansteuert·

Die Entladung,von C1 führt zu einem ersten Zündimpuls, dem. mit , zeitlicher. Verzögerung ein zweiter durch die Entladung von C2 über Th2. folgt· Der zeitliche Abstand ist über R4 einstellbar. Die Abschaltflanke beim Sperren von T1 führt zum Aufladen der Kondensatoren G1 und C2 über die Dioden -D1 und D2, die gleich-, zeitig beide Zündkreise während des Entladevorganges trennen· lach-dem gleichen Ansteuerungsprinzip arbeiten die Schaltungen gemäß Fig'. 4 und 5. · · . . -.

In Fig· 4 sind zwei Kondensatoren parallelgeschaltet die über Th1 entladen werden und wie in Fig. 3 beschrieben zwei Zündimpulse ermöglichen, die durch einen dritten ergänzt werden, wenn Th1 nach beschriebener Art abgesteuert wird." Der zeitliche Verlauf der Brennspannung und des Funkenstromes ist in Fig. 7. dargestellt· Ss wird bei dem dargestellten Funktionsverlauf eine Funkenstandzeit von 1 ms erreicht· Die Möglichkeit der zeitlichen Verschiebung der Funkenfolge wird in' Fig. 9 gezeigt· Es wird möglich, die Funkenfolge in einem Be-. reich von (0··.0,8) ms nach den Motorenkennwerten zu optimieren.

In Fig.· 5 ist die Schaltung durch einen weiteren Ladekondensator C4 ergänzt wurden, wodurch bei der Entladung der Kondensatoren CI bis C4 in 4er Zündspule vier Zündimpulse induziert werden. Der Funktionsverlauf der Brennspannung und des Funkenstromes der

Vierfunken-Zündanlage ist.in Pig. S dargestellt. Mit dieser Anlage wird eine U'unkenstandzeit bis 1,5 ms erreicht, wenn vier Entladungen unmittelbar aufeinanderfolgen. Durch seit-liehe Verschiebung der Kondensatorentladungen kann die Funkenstandzeit weiter verlängert .werden.

Claims (5)

Erfindungsanspruch .

1. Elektronisches Zündsystem für Brennkraftmotoren, ' gekennzeichnet dadurch, daß die Primärwicklung der Zündspule und zwei parallel geschaltete Kondensatoren einen Schwingkreis bilden, deren Entladung im Zündseitpunkt über einen Thyristor zeitlich versetzt durch Einfügung einer niederohmigen Drossel abgestimmter Induktivität erfolgt. r ^

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2. Elektronisches Zündsystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei parallel geschaltete Kondensatoren durch einen Sperrwandler geladen werden und zwei aufeinanderf Olgende Zündimpulse erzeugt.werden, wenn der Schaltthyristor durch'die Einschaltflanke des Sperrwandlers angesteuert. ' wird. , .

3. Elektronisches Zündsystem nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwei, parallel geschaltete" Kondensatoren getrennte Schwingkreise bilden, die über zwei Schaltthyristoren zeitlich versetzt, entladen werden durch zeit-. . lieh verzögerte Ansteuerung eines Thyristors über ein RC-Glied*· · .

4· Elektronisches Zündsystem nach Punkt 2 und ,3 gekennzeichnet dadurch, daß drei Kondensatoren in zwei getrennten' Schwingkreisen parallel geschaltet sind, die über zwei Sciialtthyristoreh zeitlich versetzt entladen werden· . ·

5. Elektronisches Zündsystem,nach Punkt 2, 3 und 4 gekenn-

zeichnet dadurch, daß' vier Kondensatoren in zwei getrennten Schwingkreisen parallel geschaltet sind, die über'zwei Schaltthyristoren zeitlich versetzt entladen werden·

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen