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Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem, das einen Permanentmagnet-Generator als Energiequelle aufweist.
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Wie in 3 gezeigt, weist ein allgemein bekanntes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine einen Permanentmagnet-Generator 10, einen Kondensator 120, eine Zündspule 130, einen Halbleiterschalter 140, einen Drehsensor 110, eine Signalverlaufsgestaltungsschaltung 111 und einen Mikrocomputer 112 auf. Bei einem derartigen Zündsystem wird die Wechselstromausgangsenergie des Generators 10 in dem Kondensator 120 gespeichert, wobei der Halbleiterschalter 140 die elektrische Ladung des Kondensators 120 entlädt, wodurch in der Zündspule 130 eine hohe Zündspannung erzeugt wird. Die Zündspannung wird an eine in einer Brennkraftmaschine angebrachte Zündkerze angelegt.
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Der Permanentmagnet-Generator 10 umfasst einen Rotor 11, der ein Paar winkelförmiger Vorsprünge 12 und 13 an seinem äußeren Rand und eine Ankerwicklung 14 aufweist. Die Winkellänge des Vorsprungs 12 ist viel kleiner als die Winkellänge des Vorsprungs 13. Der Drehsensor 110 erfasst die Signalform eines Signals, das erzeugt wird, wenn die Vorsprünge 12 und 13 an dem Drehsensor 110 vorbeilaufen, während sich der Rotor 11 entweder in normaler Richtung (gegen den Uhrzeigersinn in 3) oder in entgegengesetzter Richtung (im Uhrzeigersinn) dreht. Die Signalverlaufsgestaltungsschaltung 111 stellt Impulssignale zur Verfügung, deren Bandbreite oder Dauer der Winkellänge der Vorsprünge entspricht, und sendet die Impulssignale an den Mikrocomputer 112.
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Dreht sich der Rotor 11 in 3 in normaler Richtung oder gegen den Uhrzeigersinn wie in 4A gezeigt, entspricht Dauer T1 der Winkellänge des Vorsprungs 12, Dauer T3 entspricht der Winkellänge des Vorsprungs 13 und Dauer T2 entspricht der Winkellänge des Abschnitts des Rotors 11 zwischen den Vorsprüngen 12 und 13. In diesem Fall ist die Dauer T2 länger als T1 und kürzer als T3.
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Dreht sich der Rotor 11 gemäß 3 andererseits in entgegengesetzter Richtung oder im Uhrzeigersinn, entspricht Dauer T1 der Winkellänge des Vorsprungs 13, Dauer T3 entspricht der Winkellänge des Vorsprungs 12 und Dauer T2 entspricht der Winkellänge des Abschnitts des Rotors 11 zwischen den Vorsprüngen 12 und 13, wie in 4B gezeigt. In diesem Fall ist die Dauer T2 länger als T3 und kürzer als T1. Folglich wird die Drehrichtung gemäß der Abfolge der Dauer erfasst, so dass eine Zündspannung erzeugt wird, wenn sich der Rotor 11 in normaler Richtung dreht, und die Zündspannung nicht erzeugt wird, wenn sich der Rotor 11 in entgegengesetzter Richtung dreht.
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Wird der Rotor 11 jedoch von dem Motor gerade wenn der Vorsprung 13 gegenüber dem Drehsensor 110 angeordnet ist in entgegengesetzter Richtung gedreht, stellt die Signalgestaltungsschaltung 111 dem Mikrocomputer 112 eine in 5 dargestellte Abfolge der Dauern oder Signalverläufe zur Verfügung, die identisch mit der in 4A gezeigten Abfolge oder Signalverlauf ist. In diesem Fall kann die Drehrichtung nicht korrekt erfasst werden und die Zündspannung kann fehlerhaft erzeugt werden, wenn sich der Motor in entgegengesetzter Richtung dreht.
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Ein solches Zündsystem gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise in der Druckschrift
JP-A-5-187347 offenbart.
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Weiterhin offenbart die Druckschrift
DE 22 05 722 C3 eine Kondensator-Zündanlage für Brennkraftmaschinen, wobei ein Rotor durch Verwenden eines ausgegebenen Wechselspannungssignals und eines Kurbelsignals daran gehindert wird, sich in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.
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Die Druckschrift
US 6,208,131 B1 offenbart eine Positions- und Drehzahlabtastvorrichtung, die ein ringförmiges Element mit zwei Vorsprüngen an dem Außenumfang davon aufweist, wobei der Vorsprung eine längere Winkellänge in Umfangsrichtung aufweist als der Vorsprung.
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Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorangehenden Probleme vorgenommen.
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Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung einen Permanentmagnet-Zündgenerator zur Verfügung zu stellen, bei dem fehlerhafte Maschinenzündung sicher verhindert wird, während sich ein Motor in entgegengesetzter Richtung dreht.
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Diese Aufgabe ist gemäß einem Zündsystem nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Zündsystem einen Permanentmagnet-Generator, einen Drehsensor und eine Einrichtung zur Bestätigung des Erfassungssignals nur, wenn die Wechselspannung in einer Polarität vorliegt. Der Permanentmagnet-Generator besitzt eine Ankerspule und einen Rotor, der sich synchron mit der Drehung einer Brennkraftmaschine dreht, wodurch in der Spule eine Wechselspannung erzeugt wird. Der Rotor umfasst ein Paar von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten winkelförmigen Vorsprüngen an seinem äußeren Rand. Der Drehsensor ist mit einem Abstand von dem äußeren Rand des Rotors angeordnet, um ein Erfassungssignal zur Verfügung zu stellen, wenn das Paar von Vorsprüngen an dem Drehsensor vorbeiläuft.
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Der Drehsensor erfasst einen der Vorsprünge entweder, wenn sich der Rotor in normaler Richtung dreht und die Wechselspannung in der einen Polarität vorliegt, oder wenn sich der Rotor in entgegengesetzter Richtung dreht und die Wechselspannung in der anderen Polarität vorliegt.
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Dreht sich daher der Motor in entgegengesetzter Richtung, wird an den Zündkerzen der Maschine kein Zündfunke angelegt. Es ist einfach, die Drehgeschwindigkeit de Motors aus einer Periode zu berechnen, in der der vordere Vorsprung eine Umdrehung vollführt und auch eine Schwankung der Drehgeschwindigkeit aus einer Erfassungsperiode zu berechnen, in der das Vorsprungspaar erfasst wird. Es ist auch möglich die Drehgeschwindigkeit des Motors gemäß der Erfassungsperiode zu korrigieren.
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Wenn sich der Motor mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht, beispielsweise eine Geschwindigkeit gerade nachdem die Maschine gestartet ist, entspricht der Zündzeitpunkt normalerweise der Zeit, wenn der Vorsprung erfasst und fixiert ist. Wenn sich der Motor andererseits mit einer höheren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht, ist der Zündzeitpunkt nicht fix, sondern variabel. Ein derartiger variabler Zeitpunkt wird gemäß einem Zählwert eingestellt, der gemäß der Drehgeschwindigkeit des Motors ermittelt wird. In diesem Fall wird die Zündspannung an Zündkerzen der Maschine angelegt, wenn der Zählwert Null wird.
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Ist die Drehgeschwindigkeit des Motors niedriger als die vorbestimmte Geschwindigkeit, wird die hintere Kante des längeren Vorsprungs erfasst, um den fixen Zündzeitpunkt zur Verfügung zu stellen. Wird andererseits die Drehgeschwindigkeit höher als der vorbestimmte Wert, wird in einem Zähler ein Zählwert eingestellt, wenn die vordere Kante des längeren Vorsprungs von dem Drehsensor erfasst wird. In diesem Fall wird mittels der Zeit entschieden, zu der das hintere Ende erfasst wird, ob der fixe Zeitpunkt oder der variable Zeitpunkt anzunehmen ist, und das der hinteren Kante entsprechende Signal wird unwirksam gemacht.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung sowie gleichermaßen die Funktionen der verwandten Teile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung offensichtlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Abbildung, die einen Permanentmagnet-Zündgenerator gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
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2A, 2B, 2C Zeitablaufdiagramme, die die Beziehung zwischen Vorsprüngen, einem Sensorsignal und einer Ausgangsspannung des Zündgenerators zeigen, wenn sich ein Rotor in normaler oder entgegengesetzter Richtung dreht.
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3 eine schematische Abbildung, die ein herkömmliches Permanentmagnet-Zündsystem veranschaulicht.
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4A und 4B Zeitablaufdiagramme, die an einen Mikrocomputer versendete Signale zeigen, wenn sich ein Rotor in normaler und entgegengesetzter Richtung dreht.
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5 ein Zeitablaufdiagramm, das an einen Mikrocomputer versendete Signale zeigt, wenn sich der Motor in entgegengesetzter Richtung dreht, wobei der Drehsensor der Mitte eines Vorsprungs gegenüberliegt.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Zündsystem 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Permanentmagnet-Wechselstromgenerator 10, einen Drehsensor 20, eine UND-Schaltung 30 und eine gut bekannte Zündschaltung, die eine Zündspule, einen Kondensator und einen mit der ersten Wicklung der Zündspule und dem Kondensator in Reihe geschalteten Halbleiterschalter.
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Der Permanentmagnet-Wechselstromgenerator 10 umfasst einen Rotor 11 und eine Ankerspule 14, die an einem (nicht abgebildeten) Stator befestigt ist. Der Rotor 11 ist auf einer Kurbelwelle eines Motors befestigt und wird von ihm gedreht. Der Rotor 11 ist von einer allgemein bekannten Bauart, die eine (nicht abgebildete) Vielzahl von Permanentmagneten aufweist. Dreht sich der Rotor 11, wird in der Ankerspule 14 eine Wechselspannung induziert, wie in 2B gezeigt. Diese Wechselspannung wird auf den Kondensator der Zündschaltung geladen. Wenn der voll geladene Kondensator durch den Schalter entladen wird, fließt der Entladungsstrom durch die erste Wicklung der Zündspule, so dass in der zweiten Wicklung der Zündspule eine hohe Zündspannung induziert wird. Der Rotor 11 besitzt ein Paar von winkelförmigen Vorsprüngen 12 und 13 auf seinem äußeren Rand. Der Vorsprung 13 verfügt über eine längere Umfangslänge als der Vorsprung 12 und ist hinter dem Vorsprung 12 angeordnet, wenn sich der Rotor 11 in normaler Richtung dreht.
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Der Drehsensor 20 besteht aus einem Magnetsensor, wie beispielsweise einem Magnetabnehmer, einem Hallelement oder einem MRE. Wie in 2A, 2B und 2C gezeigt stellt der Drehsensor 20 ein Erfassungssignal zur Verfügung, wenn das vordere oder hintere Ende der Vorsprünge an dem Drehsensor 20 vorbeiläuft.
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Die UND-Schaltung 30 leitet das Erfassungssignal nur weiter, oder macht es wirksam, wenn sich sowohl die Ausgangswechselspannung der Ankerspule 14 und das Erfassungssignal des Drehsensors 20 in positiver Polarität vorliegen. Die elektrische Ladung des Kondensators wird von dem Schalter zu der ersten Wicklung der Zündspule entladen, wenn der Drehsensor 20 das Erfassungssignal ausgibt. Die UND-Schaltung 30 leitet das Erfassungssignal nicht weiter, oder macht es nicht wirksam, wenn die Wechselspannung der Ankerspule 14 negativ ist. Daher wird in der Zündspule keine Zündspannung erzeugt.
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Dreht sich der Motor in normaler Richtung, wird die Motordrehgeschwindigkeit von einem Mikrocomputer aus einer Periode, in der der Vorsprung 12 eine Umdrehung vollführt, berechnet. Eine Schwankung der Motordrehung wird aus einer Periode berechnet, wenn die hintere Kante 12a des Vorsprungs 12 an dem Drehsensor 20 vorbeiläuft, bis wenn die vordere Kante 13a des Vorsprungs 13 an dem Drehsensor 20 vorbeiläuft. Die Motordrehgeschwindigkeit wird gemäß der berechneten Schwankung der Motordrehung korrigiert.
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Ist die Motordrehgeschwindigkeit geringer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, wird die Zündspannung bei einem fixen Zeitpunkt erzeugt, d. h., wenn der Drehsensor 20 die hintere Kante 13b des Vorsprungs 13 erfasst. Wird die Motordrehgeschwindigkeit höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit und der Drehsensor 20 erfasst die vordere Kante 13a des Vorsprungs 13, wird gemäß der Motordrehgeschwindigkeit ein Zählwert für den variablen Zündzeitpunkt eingestellt. Die Maschine wird gezündet, wenn der Zählwert Null wird. Da der Vorsprung 13 in der Umfangsrichtung ausreichend länger ist als der andere Vorsprung 12, ist es möglich zu entscheiden, ob der Zündzeitpunkt fix oder variabel zu sein hat, bevor die hintere Kante 12b des anderen Vorsprungs 12 erfasst wird. Daher ist es möglich den fixen Zündzeitpunkt nicht einzustellen, bis die hintere Kante 13b des Vorsprungs 13 erfasst wird.
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Dreht sich der Rotor in normaler Richtung, wird das Erfassungssignal des Drehsensors 20 ausgegeben, während die Polarität der Wechselausgangsspannung der Ankerspule 14 positiv ist, wie in 2B gezeigt. Dreht sich der Rotor 11 andererseits in entgegengesetzter Richtung wird das Erfassungssignal des Drehsensors 20 ausgegeben, während die Polarität der Ausgangsspannung der Ankerspule 14 umgedreht ist. Auch wenn der Drehsensor 20 die Vorsprünge 12 und 13 erfasst, wird das Erfassungssignal des Drehsensors 20 von der UND-Schaltung 30 unwirksam gemacht, und an die Zündkerzen der Maschine wird keine Zündspannung angelegt.
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Bei der vorangehenden Beschreibung der Erfindung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre besonderen Ausführungsbeispiele offenbart. Es wird jedoch offensichtlich sein, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen der besonderen Ausführungsbeispiele der Erfindung vorgenommen werden können, ohne sich von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen.
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Ein Zündsystem 1 umfasst einen Permanentmagnet-Generator 10, einen Drehsensor 20, der mit einer Entfernung von dem äußeren Rand des Rotors 11 angeordnet ist, um ein Erfassungssignal zur Verfügung zu stellen, wenn ein Paar von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten winkelförmigen Vorsprüngen 12, 13 an dem Drehsensor vorbeiläuft, und eine Schaltung 30, zum wirksam Machen des Erfassungssignals nur, wenn die Wechselspannung in einer Polarität vorliegt. Der Drehsensor 20 erfasst einen der Vorsprünge 12, 13 entweder, wenn sich der Rotor 11 in normaler Richtung dreht und die Wechselspannung in der einen Polarität vorliegt, oder wenn sich der Rotor 11 in entgegengesetzter Richtung dreht und die Wechselspannung in der anderen Polarität vorliegt.
