Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen

Abstract

 Bei einer Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, ist jedem Zylinder (Z) zumindest eine im Sekundärkreis eines Zündtransformators (T) liegende Zündkerze (K) zugeordnet, und die Primärwicklungen der Zündtransformatoren sind über einen Zündverteiler mit einer kapazitiven Energiequelle (1) verbindbar. Der Zündverteiler besteht aus einem bewegungsschlüssig mit der Brennkraftmaschine (4) gekoppelten Anwahlgeber (10), welcher einen Schrittschalter (11) taktet, wobei der Schrittschalter (11) aufeinanderfolgend Schalter (S₁-S₆) ansteuert, welche die Primärwicklung des zugehörigen Zündtransformators (T₁-T₆) mit der Energiequelle (1) verbinden. Nach Abschluß eines Zündspieles steuert ein Rücksetzgeber (9) den Schrittschalter (11) in seine Ausgangsstellung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, wobei jedem Zylinder mindestens eine im Sekundärkreis eines Zündtransformators liegende Zündkerze zugeordnet ist, und wobei die Primärwicklungen der Zündtransformatoren über einen Zündverteiler mit einer vorzugsweise kapazitiven Energiequelle verbindbar sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

[0002] Bekannte Zündeinrichtungen für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen verwenden zum Teil mechanische Zündverteiler, die im Sekundärkreis eines Zündtransformators angeordnet sind. Die Nachteile dieser Zündverteiler sind bekannt, wobei insbesondere der Verschleiß durch Abbrand hervorzuheben ist.

[0003] Nach einer dem Anmelder bekannten, anderen Lösung ist zumindest jedem getrennt zu zündenden Zylinder ein Zündtransformator zugeordnet, deren Primärwicklungen über steuerbare elektronische Schalter als Zündverteiler mit einem Zündkondensator verbindbar sind. Die Steuereingänge dieser Schalter sind mit entsprechend der Zündreihenfolge angeordneten Sensoren verbunden, welche mit einem beispielsweise synchron mit der Kurbelwelle umlaufenden Initiator korrespondieren. Diese Lösung kann jedoch insbesondere bei Motoren mit vielen Zylindern nicht befriedigen, da die Sensoren beispielsweise bei achtzehn Zylindern nur außerordentlich aufwendig zu montieren und schwer zu justieren sind.

Aufgabe der Erfindung

[0004] Der Erfindung lag demgemäß die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

[0005] Erfindungsgemäß wird hiezu vorgesehen, daß zumindest ein bewegungsschlüssig mit der Brennkraftmaschine gekoppelter Anwahlgeber vorgesehen ist, welcher einen Schrittschalter taktet, wobei der Schrittschalter aufeinanderfolgend Schalter ansteuert, welche die Primärwicklung des zugehörigen Zündtransformators mit der Energiequelle verbinden.

[0006] Bevorzugt läuft hiebei für jeden getrennt zu zündenden Zylinder ein Initiator als Anwahlgeber synchron mit der Kurbelwelle um, deren Positionen von einem stationären Sensor abgetastet werden. Es ist jedoch auch denkbar, daß ein einziger mit einer entsprechend höheren Drehzahl umlaufender Initiator verwendet wird. Die Zündverteilung wird nun hier vom Schrittschalter vorgenommen und der mechanische und elektrische Aufwand für den Takt des Schrittschalters ist sehr gering. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der gesamte Zeitraum zwischen den Arbeitstakten zweier aufeinanderfolgender Zylinder für die Übertragung von Zündenergie zur Verfügung steht.

[0007] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß ein Rücksetzgeber nach Abschluß eines Zündspiels (d.h. nach einer Umdrehung der Kurbelwelle) den Schrittschalter in eine Ausgangsstellung steuert. Damit ist nicht nur ein absolutes Synchronlaufen von Schrittschalter und Brennkraftmaschine gesichert, sondern es kann auch unabhängig von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine stets dieselbe Zündeinrichtung vewendet werden. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung begrenzt daher nicht die Zylinderzahl. Günstig ist auch hier vorgesehen, daß ein Initiator als Rücksetzgeber synchron mit der Kurbelwelle umläuft, dessen Position von einem stationären Sensor abgetastet ist.

[0008] Bevorzugt ist weiterhin, daß der Schrittschalter von einem Schieberegister, Zähler od.dgl. gebildet ist, dessen Takteingang mit dem dem Anwahlgeber zugeordneten Sensor und dessen Rücksetzeingang mit dem dem Rücksetzgeber zugeordneten Sensor verbunden ist, wobei die Ausgänge des Schrittschalters entsprechend der Zündreihenfolge mit den Steuereingängen der Schalter verbunden sind.

[0009] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Energiequelle eine Anzahl von Zündkondensatoren aufweist, welche einerseits gemeinsam mit den die Verbindung zu den Primärwicklungen der Zündtransformatoren herstellenden Schaltern verbunden sind, und welche anderseits über getrennte Entladeschalter abrufbar sind, wobei die Entladeschalter mittels eines Programmgebers innerhalb eines Zündintervalls ansteuerbar sind, und wobei sowohl der Programmgeber als auch der Schrittschalter von dem dem Anwahlgeber zugeordneten Sensor angesteuert sind. Innerhalb eines Zündintervalls können dabei eine beliebige Anzahl von Zündimpulsen mit einstellbarer Energie übertragen werden.

Beschreibung der Zeichnungsfiguren

[0010] Nähere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles der Zündanlage für eine Brennkraftmaschine und unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur erläutert.

[0011] Die Zeichnungsfigur zeigt das Schema einer Zündanlage für einen sechszylindrigen Motor.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles

[0012] Die dargestellte Zündeinrichtung ist für einen stationären, großvolumigen Gasmotor 4 mit sechs Zylindern Z₁-Z₆ vorgesehen. Jeder der Zylinder weist eine Zündkerze Ki-K6 auf. Die Zündkerzen K₁-K₆ sind mit den Sekundärwicklungen von Zündtransformatoren T₁-T₆ verbunden. Ein Anschluß der Primärwicklungen der Zündtransformatoren T₁-T₆ ist jeweils mit einem steuerbaren, elektronischen Anwahl-schalter S₁-S₆, im vorliegenden Fall als Triacs ausgeführt, verbunden.

[0013] Die anderen Anschlüsse der Primärwicklungen der Zündtransformatoren T₁-T₆ sind an einen kapazitiven Energiespeicher 1 geführt. Der kapazitive Energiespeicher 1 besteht aus sieben Zündkondensatoren C₁-C₇, welche über Schutzdioden, einen Ladewiderstand und einen vorteilhaft elektronisch ausgeführten Ladeschalter 19 an einer Gleichspannungsquelle 2 aufladbar sind. Die Gleichspannungsquelle 2 kann eine Batterie, ein Generator mit Gleichrichter od.dgl. sein. Jeder der Zündkondensatoren C₁-C₇ ist über einen eigenen, steuerbaren elektronischen Entladeschalter E₁-E₇ an die Primärwicklung eines anzuwählenden Zündtransformator schaltbar. Die Entladeschalter sind im vorliegenden Beispiel wiederum Triacs.

[0014] Zur Steuerung der Entladeschalter E₁-E₇ ist ein Programmgeber 3 vorgesehen, der aus einem Schrittschalter 16 und einem Taktgeber 17 besteht.

[0015] Die Anwahlschalter S₁-S₆ werden ebenfalls von einem Schrittschalter 11 angesteuert. Die beiden Schrittschalter 11 und 16 bestehen jeweils aus einer Zählstufe Z, welche mit einem Dekoder D korrespondiert. Es ist jedoch ebenfalls der Einsatz eines Schieberegisters oder ähnlicher elektronischer Bausteine möglich. Die Ausgänge des dem Schrittschalter 11 zugeordneten Dekoders sind mit den Steuereingängen G der Anwahlschalter S₁-S₆ entsprechend der Zündreihenfolge des Motors 4 verbunden, während die Ausgänge des dem Schrittschalter 16 bzw. dem Programmgeber 3 zugeordneten Dekoders D mit den Steuereingängen G der Entladeschalter E ₁-E₇ entsprechend der gewünschten Zündenergieverteilung innerhalb eines Zündintervalls verbunden sind. Zur Steuerung des Schrittschalters 11 und des Programmgebers 3 ist ein Anwahl- bzw. Zündzeitpunktgeber 1o und ein Rücksetzgeber 9 vorgesehen. Die beiden Geber 9 und 1o sind synchron mit der Kurbelwelle des Motors 4 gekoppelt. Der Anwahl- bzw. Zündzeitpunktgeber 1o besteht aus sechs auf einer umlaufenden Scheibe angebrachten magnetischen Initiatoren G₁-G₆, deren Position von einem stationären Sensor 13 abgetastet wird.

[0016] Der Rücksetzgeber 9 weist einen ebenfalls auf einer umlaufenden Scheibe montierten Initiator G₇ (z.B. einen Stahlstift) auf, welcher von einem stationären magnetischen Sensor 14 abgetastet wird. Den beiden Sensoren 13 und 14 sind Schmitt-Trigger 22 und 23 nachgeschaltet. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 22 ist mit dem Takteingang eines Monoflops 1 verbunden, dessen Ausgang wiederum auf den Takteingang T des Schrittschalters 11 sowie auf den Takteingang T eines Flip-Flops geführt ist. Der Ausgang des dem Rücksetzgeber 9 nachgeschalteten Schmitt-Triggers 23 ist mit dem Rücksetzeingang R des Schrittschalters 11 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops FF sowie der Ausgang des Taktgebers 17 sind über ein Und-Glied an den Takteingang T des-Schrittschalters 16 geführt, während der Ausgang Q des Flip-Flops FF einerseits an den Rücksetzeingang des Schrittschalters 16 und anderseits an den Takteingang eines Monoflops MF₂ geschaltet ist. Das Monoflop MF₂ steuert den Ladeschalter 16.

[0017] Nachfolgend wird die Funktion der Zündeinrichtung im Betrieb der Brennkraftmaschine beschrieben.

[0018] Vor Beginn eines Zündintervalls schließt der durch das Monoflop MF₂ gesteuerte Ladeschalter 19 für eine vorbestimmte Zeit und verbindet so den Energiespeicher 1 mit der Gleichspannungsquelle 2. Dabei werden die einzelnen Zündkondensatoren C₁-C₇ über den Ladewiderstand R, Schutzdioden und die Diode D aufgeladen. Die beiden Schrittschalter 11 und 16 befinden sich in ihrer Ausgangsstellung, d.h. die Ausgänge eins bis sechzehn der beiden Dekoder liegen auf logisch 0. Induziert nun der Initiator G₁ des Anwahlgebers 10 in dem Sensor 13 ein Signal, so triggert der Schmitt-Trigger 22 ab einer bestimmten Schwelle das Monoflop MF₁. An den TakteingangTdes Schrittschalters 11 gelangt daher ein Impuls, welcher den Zähler Z um eine Stufe weiterschaltet, sodaß am Ausgang eins des Dekoders D ein Steuersignal erscheint. Dieses Steuersignal schaltet beispielsweise den Schalter S₁ durch. Zugleich wird der Anwahlimpuls des Monoflops MF₁ an den Takteingang T des Flip-Flops FF gelegt und als Zündzeitpunkt ausgewertet. Das Flip-Flop FF gibt das Und-Glied 21 frei und der Taktgeber 17 schaltet den Schrittschalter 16 weiter. Mit jedem Taktimpuls erscheint an einem Ausgang des Dekoders D ein Steuerimpuls, welcher über die Steuereingänge G die Entladeschalter E₁-E₇ in beliebiger Reihenfolge durchschaltet. Die Zündkondensatoren C₁-C₇ werden daher über die Primärspule des angewählten Zündtransformators T₁ entladen. Die Entladung der einzelnen Zündkondensatoren C₁-C₇ kann dabei, wie angedeutet, Schritt für Schritt erfolgen, doch ist es auch möglich, die Schrittabstände und damit die zeitliche Aufeinanderfolge der Zündfunken durch entsprechende Rangierung zu variieren. Ebenso können mehrere Zündkondensatoren zugleich entladen werden. Der zeitliche letzte Ausgang des Schrittschalters 16 setzt das Flip-Flop FF wieder in seine Ausgangslage, wodurch das Und-Glied 21 gesperrt und das Monoflop MF₂ ausgelöst wird. Dieses schließt wiederum den Ladeschalter 19 für eine vorbestimmte Zeit.

[0019] Der dem nächsten zu zündenden Zylinder zugeordnete Initiator G₂ schaltet den Schrittschalter 11 weiter und der entsprechend der Zündreihenfolge nächste Anwahlschalter S wird angesteuert. Zugleich läuft wiederum die Entladung des Energiespeichers 1 ab. Nach Ablauf eines Zündspiels, d.h. nach einer Zündung aller sechs Zylinder Z₁-Z₆ bzw. einer Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt der Initiator G₇ des Rücksetzgebers 9 in dem Sensor 14 einen Impuls, welcher wiederum über einen Schmitt-Trigger 23 auf den Rücksetzeingang des Schrittschalters 11 letzteren in seine Ausgangsstellung setzt. Es ist leicht ersichtlich, daß bei einer Änderung der Zylinderzahl dieselbe Zündanlage verwendet werden kann. Es müssen lediglich entsprechend viele Initiatoren G angeordnet werden.

[0020] Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Zündkondensatoren beliebig varriert werden kann. Ebenso ist der Einsatz anderer Bauelemente, beispielsweise der Einsatz von Thyristoren oder Transistoren, für die Entlade- und Anwahlschalter möglich.

[0021] Kommen pro Zylinder mehrere Zündkerzen zum Einsatz, so können diese über eigenen Zündspulen mit gesonderten Energiespeichern 1 verbunden sein. Ebenso jedoch ist die Speisung mehrerer Zündkerzen über einen einzigen Energiespeicher möglich.

Ansprüche

1. Zündeinrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, wobei jedem Zylinder zumindest eine im Sekundärkreis eines Zündtransformators liegende Zündkerze zugeordnet ist, und wobei die Primärwicklungen der Zündtransformatoren über einen Zündverteiler mit einer vorzugsweise kapazitiven Energiequelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein bewegungsschlüssig mit der Brennkraftmaschine (4) gekoppelter Anwahlgeber (10) vorgesehen ist, welcher einen Schrittschalter (11) taktet, wobei der Schrittschalter (11) aufeinanderfolgend Schalter (S₁-S₆) ansteuert, welche die Primärwicklung des zugehörigen Zündtransformators (T₁-T₆) mit der Energiequelle (1) verbinden.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß ein Rücksetzgeber (9) vorgesehen ist, welcher nach Abschluß eines Zündspieles (d.h. einer Umdrehung der Kurbelwelle) den Schrittschalter (11) in eine Ausgangsstellung steuert.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden getrennt zu zündenden Zylinder (Z₁-Z₆) ein Initiator (G₁-G₆) als Anwahlgeber (10) synchron mit der Kurbelwelle umläuft, deren Positionen von einem stationären Sensor (13) abgetastet werden.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Initiator (G₇) als Rücksetzgeber (9) synchron mit der Kurbelwelle umläuft, dessen Position von einem stationären Sensor (14) abgetastet ist.

5. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittschalter (11) von einem Schieberegister, Zähler (Z) od.dgl. gebildet ist, dessen Takteingang (T) mit dem dem Anwahigeber (10) zugeordneten Sensor (13) und dessen Rücksetzeingang (R) mit dem dem Rücksetzgeber (9) zugeordneten Sensor (14) verbunden ist, wobei die Ausgänge des Schrittschalters mit den Steuereingängen (G) der Schalter (S₁-S₆) verbunden sind.

6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (1) eine Anzahl von Zündkondensatoren (C₁-C₇) aufweist, welche einerseits gemeinsam mit den die Verbindung zu den Primärwicklungen der Zündtransformatoren (T₁-T₆) herstellenden Schaltern (S₁-S₆) verbunden sind, und welche anderseits über getrennte Entladeschalter (E₁-E₇) abrufbar sind, wobei die Entladeschalter (E₁-E₇) mittels eines Programmgebers (3) innerhalb eines Zündintervalls ansteuerbar sind, und wobei sowohl der Programmgeber (3) als auch der Schrittschalter (11) von dem dem Anwahlgeber (10) zugeordneten Sensor (13) angesteuert sind.

Zeichnung