CS265457B1

CS265457B1 - Arrangement of an contactless magnetoelectric ignition system

Info

Publication number: CS265457B1
Application number: CS861728A
Authority: CS
Inventors: Emil Gabrhelik
Original assignee: Emil Gabrhelik
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1989-10-13
Also published as: DE3707961A1; CS172886A1

Abstract

The invention relates to a contactless, magneto-electric ignition device which is suitable for use in internal combustion engines with spark ignition. The said invention permits the engine to be started with substantially lower starting speeds than with known contactless, magneto-electric ignition devices. The rotational magnetic field in the primary winding (14) of an ignition coil induces, by means of the magnetically conductive core in a secondary winding (15), a high-voltage electric current whose flow is rapidly interrupted at specific ignition times by a transistor (11) which is connected in series with the primary winding (14) being inhibited. The transistor (11) is controlled by an electronic ignition circuit which has a control transistor (9) and a charging capacitor (10) connected in parallel thereto. The charging capacitor (10) is charged by a charging winding (2) of the ignition coil and discharged at a specific ignition time via the collector-emitter path of the control transistor (9), which brings about a steep rise in voltage in the primary winding (14) of the ignition coil, in the secondary winding (15) of which the high voltage is subsequently induced, the said high voltage being conducted to the ignition electrodes (12, 17) of the spark plug in the combustion chamber of the engine and bringing about the ignition of the mixture of fuel and air. <IMAGE>

Description

Vynález se týká zapojení bezkontaktního magnetoelektrického zapalovacího obvodu u zážehových motorů s vnitřním spalováním.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the connection of a non-contact magnetoelectric ignition circuit in spark ignition internal combustion engines.

Obecně jsou známé bezkontaktní magnetoelektrické zapalovací systémy, v nichž točivé magnetické pole budí v primárním vinutí zapalovací cívky s magneticky vodivým jádrem elektrický proud, jehož tok je v jistý okamžik přerušen pomocí sériově zapojeného řízeného polovodičového prvku. Přerušení způsobí následný strmý nárůst napětí v primárním vinutí zapalovací cívky, v jejímž sekundárním vinutí se indukuje vysoké napětí, které je přivedeno na zapalovací elektrody svíčky ve spalovacím prostoru motoru a způsobí zapálení hořlavé směsi.Non-contact magnetoelectric ignition systems are generally known in which a rotating magnetic field drives an electric current in the primary winding of a magnetically conductive ignition coil, the flow of which is interrupted at some point by a series-connected controlled semiconductor element. The break causes a subsequent steep increase in voltage in the primary winding of the ignition coil, in which the secondary winding induces a high voltage that is applied to the spark plug electrodes in the engine combustion chamber and causes the flammable mixture to ignite.

Podstatnou nevýhodou známých zapalovacích systémů je jejich neschopnost funkce při počátečních nízkých otáčkách motoru, kdy nízká obvodová rychlost točivého magnetického pole není postačující к dosažení velké energie elektrického výboje a pro správnou funkci zapalovacího obvodu při nízké obvodové rychlosti točivého magnetického pole.A significant disadvantage of the known ignition systems is their inability to function at an initial low engine speed, where a low rotational magnetic field peripheral speed is not sufficient to achieve a high electrical discharge energy and for the correct function of the ignition circuit at low rotational magnetic field speed.

Ze spisu US 4 402 298 je znám magnetoelektrický zapalovací obvod, obsahující primární obvod s primárním vinutím zapalovací cívky, к níž je sériově připojena první buzená cívka а к ní paralelně zařazený tranzistor pro řízení průběhu napětí v primárním vinutí zapalovací cívky. Vodivost tohoto tranzistoru je řízena ovládáním jeho báze pomocným obvodem, sestávajícím z druhé buzené cívky, kondenzátoru a řídicího tyristoru, přičemž první půlvlnou napětí druhé budicí cívky je nabíjen kondenzátor, jehož napětí přiváděné na bázi řečeného tranzistoru otevírá tranzistor a druhou půlvlnou napětí druhé budicí cívky je uveden do vodivého stavu řídicí tyristor, který způsobí vybití kondenzátoru a uzavření řečeného tranzistoru, čímž dojde к nárůstu napětí na primárním vinutí zapalovací cívky, v jejímž sekundárním vinutí se indukuje vysoké napětí, které se přivádí na elektrody zapalovací svíčky motoru.U.S. Pat. No. 4,402,298 discloses a magnetoelectric ignition circuit comprising a primary circuit with a primary coil winding to which a first excited coil is connected in series and a transistor for paralleling a voltage waveform in the primary coil winding is connected in series. The conductivity of the transistor is controlled by controlling its base with an auxiliary circuit consisting of a second excited coil, a capacitor and a control thyristor, the first half-wave voltage of the second excitation coil being charged with a capacitor whose voltage applied to said transistor opens the transistor and the second halfwave voltage of the second excitation coil. the control thyristor is energized and the capacitor is discharged and said transistor is closed, thereby increasing the voltage across the primary coil of the ignition coil, the secondary winding of which induces a high voltage applied to the engine spark plug electrodes.

Nevýhodou zapojení podle spisu US 4 402 298 je použití druhého budicího vinutí, které je nutné, aby mohl být otevřen tranzistor (26) průtokem proudu přes bázi. Velikost proudu procházejícího bází tranzistoru (26) je závislá na rychlosti otáčení kotvy druhého budicího vinutí, která musí dosáhnout určité minimální hodnoty. Při počáteční rychlosti otáčení není obvodová rychlost točivého magnetického pole dostačující a funkce zařízení je nevyhovující.A disadvantage of the circuit according to U.S. Pat. No. 4,402,298 is the use of a second excitation winding, which is necessary to open the transistor (26) by flowing current through the base. The magnitude of the current passing through the base of the transistor (26) is dependent on the speed of rotation of the armature of the second field winding, which must reach a certain minimum value. At the initial rotation speed, the peripheral speed of the rotating magnetic field is not sufficient and the function of the device is unsatisfactory.

Cílem vynálezu je podstatně snížit počáteční obvodovou rychlost točivého magnetického pole, postačující pro správnou funkci zapalovacího obvodu, umožnit jednoduché nastavení minimální obvodové rychlosti magnetického pole a fázové charakteristiky zapalování v závislosti na otáčkách motoru, dosáhnout velké energie elektrického výboje při počáteční rychlosti a zjednodušit stávající zařízení.It is an object of the invention to substantially reduce the initial peripheral velocity of a rotating magnetic field sufficient for the correct operation of the ignition circuit, to allow simple adjustment of the minimum peripheral velocity of the magnetic field and phase ignition characteristics as a function of engine speed.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení bezkontaktního magnetoelektrického zapalovacího obvodu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jako přerušovací prvek je použit elektrickým polem řízený tranzistor, jehož elektroda báze tvoří společný bod s kolektorem řídicího tranzistoru a s jedním vývodem kondenzátoru, elektroda kolektoru tvoří společný bod s paralelní kombinací rezistoru a kondenzátoru, jejichž druhé vývody jsou přes rezistor spojeny s bází řídicího tranzistoru a elektroda emitoru tvoří společný bod s emitorem řídicího tranzistoru a druhým vývodem kondenzátoru a s jedním vývodem rezistoru, jehož druhý vývod je přes rezistor spojen s bází řídicího tranzistoru.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the connection of the contactless magnetoelectric ignition circuit according to the invention, which is based on the fact that an interrupter element is an electric field-controlled transistor whose base electrode forms a common point with the collector of the control transistor and one capacitor outlet. a combination of a resistor and a capacitor, the other terminals of which are connected via a resistor to the base of the control transistor and the emitter electrode forms a common point with the emitter of the control transistor and a second capacitor terminal and one resistor terminal.

Zapojení bezkontaktního magnetoelektrického zapalovacího obvodu podle vynálezu podstatně snižuje vysokou minimální obvodovou rychlost točivého magnetického pole, kterou mají stávající systémy, přičemž využívá velmi malý rozměr a nízkou hmotnost, při zachování velké energie elektrického výboje. Elektrickým polem řízený tranzistor potřebuje ke svému otevření jen napětí na bázi a není nutné, aby bází protékal proud. Elektrický obvod podle vynálezu uspoří další budicí vinutí, neboť к vytváření točivého magnetického pole může docházet již v primárním vinutí zapalovací cívky.The connection of a non-contact magnetoelectric ignition circuit according to the invention substantially reduces the high minimum rotational magnetic field peripheral velocity of existing systems, utilizing a very small size and low weight, while maintaining a high electrical discharge energy. The electric field-controlled transistor needs only base-based voltage to open and there is no need for current to flow through the base. The electric circuit according to the invention saves additional excitation winding, since the rotating magnetic field can already be generated in the primary winding of the ignition coil.

Na obr. 1 je celkové schéma zapojení elektronických prvků bezkontaktního magnetoelektric3 kého zapalovacího obvodu podle vynálezu. Obr. 2 znázorňuje periodický průběh napětí v nabíjecím vinutí zapalovací cívky. Obr. 3 znázorňuje časový průběh napětí mezi elektrodou G a elektrodou S tranzistoru řízeným elektrickým polem. Na obr. 4 je znázorněn časový průběh napětí v primárním vinutí zapalovací cívky.Fig. 1 is an overall circuit diagram of the electronic elements of the non-contact magnetoelectric ignition circuit of the present invention. Giant. 2 shows a periodic voltage waveform in the charge coil of the ignition coil. Giant. 3 shows the voltage waveform between the electrode G and the electrode S of the transistor controlled by the electric field. Fig. 4 shows the voltage waveform in the primary coil winding.

Zapalovací cívka má jádro z magneticky vodivého materiálu tvaru U nebo E, na kterém je navinuté současně nabíjecí vinutí £, primární vinutí 14 a sekundární vinutí 15, jejichž závity jsou protínány magnetickými siločarami točivého magnetického pole. Konec nabíjecího vinutí 2 tvoří společný bod s anodou Zenerovy diody £, jedním vývodem rezistoru £, s emitorem řídicího tranzistoru 9_, jedním vývodem kondenzátoru 10, s elektrodou jS tranzistoru 11 řízeného elektrickým polem, s anodou Zenerovy diody 13, začátkem primárního vinutí 14, elektrodou 17 zapalovací svíčky a začátkem vinutí 15, jehož konec je připojen na elektrodu 12 zapalovací svíčky, přičemž začátek nabíjecího vinutí £ je spojen s anodou diody 2/ jejíž katoda tvoří společný bod s katodou Zenerovy diody £, s kolektorem řídicího tranzistoru 9_, druhým vývodem kondenzátoru 10 a s elektrodou G tranzistoru 11 řízeného elektrickým polem, jehož elektroda D tvoří společný bod s koncem primárního vinutí 14, s katodou Zenerovy diody 13 a paralelní kombinací rezistoru £ s kondenzátorem jejichž druhé vývody tvoří společný bod s druhým vývodem rezistoru ji a jedním vývodem rezistoru £, jehož druhý vývod je připojen na bázi řídicího trazistoru 2·The ignition coil has a core of magnetically conductive U or E-shaped material on which the charging winding 6, the primary winding 14 and the secondary winding 15 are wound simultaneously, the threads of which are intersected by the magnetic field lines of the rotating magnetic field. The end of the charging winding 2 forms a common point with the anode of the Zener diode 6, one terminal of the resistor 6, the emitter of the control transistor 9, one terminal of the capacitor 10, the electrode 18 of the electric field controlled transistor 11 with the anode of Zener diode 13. 17, the start of the charging winding is connected to the anode of the diode 2, whose cathode forms a common point with the cathode of the Zener diode, the collector of the control transistor 9, the second condenser outlet 10 and the electrode G of an electric field effect transistor 11, the electrode D forming a common point with the end of the primary winding 14, the cathode of the Zener diode 13 and the parallel combination of the resistor 6 and the capacitor. whose second v Connection is based on control trazistor 2 ·

Působením točivého magnetického pole £ je v nabíjecím vinutí 2 zapalovací cívky indukován periodický elektrický proud znázorněný na obr. 2. Kladné impulsy v čase t^ a t₂ prochází přes diodu 2 ^a nabíjí kondenzátor 10, jehož elektrické napětí otevírá tranzistor 11. Tím je uzavřen okruh indukovaného elektrického proudu opačné polarity v primárním vinutí 14 zapalovací cívky přes elektrodu S - D tranzistoru 11. Při dosažení minimální obvodové rychlosti točivého magnetického pole 2 3^e úbytek napětí na elektrodách S - D tranzistoru tak veliký, že se na společném bodě rezistorového děliče 5 a 6 vytvoří prahové napětí, které přes rezistor 2 a přechod emitor - báze řídicího tranzistoru 2 způsobí jeho otevření. Následně je přes emitor - kolektor řídicího tranzistoru £ vybit kondenzátor ΙΌ* čímž se uzavře tranzistor 11 a způsobí strmý nárůst napětí v primárním vinutí 14 zapalovací cívky, v jejímž sekundárním vinutí 15 indukuje vysoké napětí, které se přivádí na elektroy 17 a 12 zapalovací svíčky motoru a způsobí zapálení hořlavé směsi.The periodic electric current shown in FIG. 2 is induced in the ignition coil 2 of the ignition coil by the action of the rotating magnetic field 6. The positive impulses at time t ^ at ₂ pass through the diode 2 ^and charge the capacitor 10, whose electrical voltage opens the transistor 11. the induced electrical current of opposite polarity in the primary winding of the ignition coil 14 through the electrode S - D transistor 11. for achieving the minimum peripheral speed of the rotating magnetic field 2 ³ and a voltage drop at the electrodes S - D transistor so great that the common point resistor divider 5 and 6 creates a threshold voltage which causes the opening of the transistor 2 through the resistor 2 and the emitter-base transition of the control transistor 2. Subsequently, the capacitor 10 is discharged via the emitter-collector of the control transistor 6, thereby closing the transistor 11 and causing a steep rise in voltage in the primary coil 14 of the ignition coil, in which the secondary coil 15 induces a high voltage. and will ignite the flammable mixture.

Kondenzátor 1_ reguluje zpoždění okamžiku zážehu při vyšších obvodových rychlostech točivého magnetického pole £, které je způsobené indukčnostní vinutí zapalovací cívky. Vhodnou kombinací elektronických prvků 5, 6, 8 a 7 lze měnit hodnotu minimální obvodové rychlosti magnetického pole 2 ^a fázovou charakteristiku zapalování v závislosti na otáčkách motoru. Zenerovy diody £ a 13 tvoří napěřovou ochranu tranzistorů 2 ^a H»The capacitor 7 regulates the ignition time delay at higher peripheral velocities of the rotating magnetic field 6 caused by the inductive winding of the ignition coil. By means of a suitable combination of electronic elements 5, 6, 8 and 7, the value of the minimum peripheral velocity of the magnetic field 2 ^{and the} phase characteristic of the ignition can be varied depending on the engine speed. Zener diodes 8 and 13 provide voltage protection for transistors 2 ^and H »

Zapojení bezkontaktního magnetoelektrického zapalovacího obvodu podle vynálezu je možné využít pro všechny zážehové motory s vnitřním spalováním, zvláště pak pro motory jednomužných pil, stacionárních agregátů, malotraktorů a motocyklů.The contactless magnetoelectric ignition circuit of the present invention can be used for all internal combustion gasoline engines, especially for single-blade saws, stationary aggregates, small tractors and motorcycles.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of a non-contact magnetoelectric ignition circuit comprising a primary circuit comprising an interrupting semiconductor element connected in series to the primary winding, a charging circuit comprising a diode and a parallel combination of a control transistor with a capacitor connected in series to the charging winding and a secondary circuit comprising a spark plug connected in series The electrode (G) of the electric field-controlled transistor (11) forming the interrupting semiconductor element is connected to the first condenser outlet (10), to the collector of the control transistor (9) and to the cathode of the diode (3). the transistor (11) is connected to the first terminal pa4 of the parallel combination of the resistor (5) with the capacitor (7), the second terminal of which is connected to the first terminal of the resistor (6). a control transistor (9), the electrode (S) of the electric field controlled transistor (11) being connected to the emitter of the control transistor (9), the second capacitor terminal (10) and the second resistor terminal (6).