DE1464013C3 - Vorrichtung zum Ereugen von kurzen elektrischen Spannungsimpulsen für die Ansteuerung von Halbleiterschaltern in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von kurzen elektrischen Spannungsimpulsen für die Ansteuerung von Halbleiterschaltern in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen unter Verwendung eines ein stationäres und ein rotationsbewegliches Teil aufweisenden Magnetsystems, dessen stationäres Teil eine Induktionswicklung aufweist, von der beim Ändern des magnetischen Flusses während der Passage von stationärem und rotationsbeweglichem Teil ein Spannungsimpuls mit steiler Flanke abnehmbar ist.

Mit Hilfe solcher Vorrichtungen sollen die klassischen Batteriezünder mit mechanischen Unterbrecherkontakten ersetzt werden, die sehr wartungsabhängig sind und dem raschen Verschleiß unterliegen. Durch den Verschleiß wird bekanntlich der Zündzeitpunkt verschoben, was sich auf die Motorleistung, die Starteigenschaften, auf den Kraftstoffverbrauch und den Co-Gehalt im Abgas ungünstig auswirkt. ■··....

Das Einhalten des richtigen Zündzeitpunktes spielt

ίο auch bei elektrischen Zündeinrichtungen die wesentliche Rolle unter Berücksichtigung der Eigenschaften elektronischer Bauteile und Baugruppen, denen bekanntlich die Robustheit mechanischer Bauteile fehlt. Ferner wandern bei Temperaturänderungen die Arbeitspunkte elektronischer Bauelemente, so daß Kompensationsschaltungen notwendig werden, und ist ihre Beeinflussung durch Fremdfelder gegeben.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der französischen Patentschrift 1137 949 bekannt.

ao Hier ist in einem der Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs dienenden nach Art eines Magnetzünder-Generators ausgebildeten Generator der umlaufende Permaentmagnet mit ihn überragenden kreisabschnittsförmigen Polschuhen versehen, die jeweils etwa in der Mitte des Kreisbogenabschnittes eine nach innen gerichtete Spitze aufweisen. Die Spitzen bilden Teile eines Magnetpfades, der durch einen eine Induktionsspule tragenden, feststehenden Kern, den Zündanker dann schließbar ist, wenn die Spitzen der Polschuhe bei der Rotation des Permanentmagneten dem Kern gerade gegenüberstehen.

Abgesehen davon, daß eine solche Konstruktion aufwendig ist, können die erzeugten Impulse breit und in ihren Flanken verschliffen sein. Die Impulse solcher Einrichtungen wären daher über weitere Schaltungsanordnungen erst aufzubereiten und umzuformen, wenn sie für die zeitgerechte Ansteuerung der die Zündfunken auslösenden Halbleiterschalter dienen sollen.

Aus der Zeitschrift »Der Elektromeister«, 1962, S. 638, ist ein elektronischer Zählimpulsgeber bekannt, der ein U-förmig ausgebildetes stationäres Magnetsystem aufweist, dessen Pole durch an ihnen vorbeibewegte, am Umfang eines rotierenden Zylinders radial vorstehende Weicheisenstäbe periodisch überbrückbar sind, wobei das stationäre Elektromagnetsystem eine Induktionswicklung trägt, in der die Spannungsimpulse bei Änderung des magnetischen Widerstandes im Magnetkreis induziert werden.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist es Aufgabe der Erfindung diese so auszubilden, daß sowohl zwei gleich große Impulse unterschiedlicher Polarität als auch zwei unterschiedlich große Impulse unterschiedlicher Polarität galvanisch getrennt erzeugbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein derartig ausgebildeter Magnetkreis weist relativ schmale Übergangsflächen und beim Vorbeibewegen des beweglichen Teils am feststehenden Teil große Widerstandsänderungen pro Zeiteinheit auf, so daß die mittels einer solchen Vorrichtung erzeugten Impulse sehr steile positive und negative Flanken aufweisen. Derartige Nadelimpulse eignen sich zur zeitgenauen Ansteuerung von Halbleiterschaltungen außerordentlich gut.

Die den gleichen Wicklungssinn aufweisenden Wicklungsteile sind nahe nebeneinander angeordnet,

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um die durch äußere Magnetfelder induzierten Span- kann der rotierende Teil 1 zusammen mit seiner

nungen in jeder Wicklung gleich zu halten, so daß Rippe 1 α einstückig aus Stahl hergestellt sein, doch

sie, da sie durch Pole unterschiedlicher Polarität ver- ist es auch möglich, daß er aus einem magnetisch

bunden sind, neutralisiert werden. Die Vorrichtung nicht leitendem Material besteht, während allein die

benötigt daher keine besondere Abschirmung. 5 Rippe 1 α aus Magnetstahl besteht. Ferner weist die

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht mit Vorrichtung einen Ferritmagneten 2 auf, dessen PoI-

je zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln pro achse sich parallel zu dem rotierenden Teil 1 er-

Polschuh auf einfache Weise eine Transistorzündan- streckt und an dessen Polenden Polmassen 3 und 4

lage mit Hilfe einer Kippschaltung zu steuern. Hier- aus Magnetstahl befestigt sind. Jede Polmasse ist mit

bei ist z. B. ein Impuls von plus 10 Volt erforderlich, io einem Polschuh 3 α bzw. 4 α versehen, wobei sich die

um den Zündstrom fließen zu lassen, und ein Impuls Enden der Polschuhe 3 α und 4 α soweit in Richtung

von minus 10 Volt, um den Zündstrom zu unterbre- auf den rotierenden Teil 1 erstrecken, daß zwischen

chen. ihnen und der Rippe la nur ein verhältnismäßig

Wird ein steuerbarer Gleichrichter als Schalter schmaler Spalt frei bleibt. Der Magnetkreis der von verwendet, so ist es notwendig, in der einen Richtung 15 dem Ferritmagneten 2 ausgesandten Kraftlinien kann einen verhältnismäßig kleinen Impuls von beispiels- sich daher über die Polmassen 3 und 4, die Polschuhe weise plus 1 Volt an die Steuerelektrode zu schalten, 3 α und 4 α und unter Überbrückung des schmalen um den Zündstrom der Brennkraftmaschine fließen Luftspalts über die Rippe la schließen. Der PoI-zu lassen, während ein verhältnismäßig großer Im- schuh 3 a trägt eine Wicklung 5, während der Polpuls von beispielsweise minus 10 Volt in der entge- 20 schuh 4 a eine Wicklung 6 trägt. Die Wicklungen 5 gengesetzten Richtung an die Steuerelektrode anzule- und 6 sind hintereinandergeschaltet. Eine der Wickgen ist, um den Zündstrom zu unterbrechen. lungen, z. B. die Wicklung 6, ist mit Masse verbun-

Eine solche Bemessung der Spannungsimpulse ist den. Wenn sich die Rippe 1 α an den Enden der Poleinfach durch entsprechende Änderung der Win- schuhe 3 α und 4 a vorbeibewegt, schließt sich der dungszahlen der Induktionsspulen möglich. Mit der 25 Magnetkreis und es wird ein Stromimpuls durch den erfindungsgemäßen Vorrichtung können also bei im Wicklungskreis erzeugt. Dieser Impuls ist beim Prinzip gleichbleibender Ausbildung des Magnetkrei- Schließen des Magnetkreises positiv und beim Öffnen ses ein Impuls, zwei gleiche und umgekehrte Impulse des Magnetkreises negativ und in dem Schaubild der und zwei verschiedene und umgekehrte Impulse vor- F i g. 2 mit 7 bezeichnet.

geschriebener Größe erzeugt werden. Um verschie- 30 Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach

j dene Impulscharakteristiken zu erhalten, genügt es den F i g. 3 bis 6 handelt es sich im Prinzip um die

also, die Charakteristik der jeweiligen Wicklungen zu gleiche Anordnung, mit dem Unterschied, daß die

ändern, ohne daß dabei die Magnetkreise zu modifi- Polmassen 8 und 9, die an den Enden des Ferritma-

zieren sind. Die Impulsform ist durch Änderung des gneten 2 befestigt sind, jeweils zwei untereinander

Profils der Spitzen der Schenkel der Polschuhe be- 35 parallele Polschuhe 8 α und 8 b bzw. 9 α und 9 b auf-

einflußbar. weisen, die die gleiche Aufgabe wie die Polschuhe

Mit Hilfe von Dioden, die mit den Induktions- 3 α und 4 α in der Anordnung gemäß F i g. 1 haben,

wicklungen in Reihe oder parallel geschaltet sind, Die Polschuhe 8 a und 9 a tragen hintereinanderge-

können die negativen bzw. positiven Anteile der an schaltete Wicklungen 10 und 11, während die PoI-

den Induktionswicklungen abnehmbaren Impulse un- 40 schuhe 8 b und 9 b Wicklungen 12 und 13 tragen, die

terdrückt werden. ebenfalls hintereinandergeschaltet sind. Wenn sich

Fig. 1 zeigt in schematischer und perspektivischer die Rippe la bei der Drehung des Teils 1 an den En-

Ansicht das Grundprinzip eines Impulsgebers mit ro- den der Polschuhe 8 α und 9 α vorbeibewegt, wird,

tierendem Magnetschluß und wie aus F i g. 4 ersichtlich, ein Impuls 14 erzeugt,

F i g. 2 ein Schaubild des erzeugten Impulses. 45 während, wenn sich die Rippe 1 α an den Polschuhen

In den übrigen Zeichnungen sind Ausführungsbei- 8 b und 9 b vorbeibewegt, ein Impuls 15 erzeugt

spiele der Erfindung dargestellt; es zeigt wird. Der Impuls 14 bewirkt die Herstellung des

Fig. 3 eine schematische und perspektivische An- Steuerstroms der Zündanlage und der Impuls 15 des-

sicht einer Ausführungsform der Erfindung, sen Unterbrechung. Aus den F i g. 5 und 6 geht her-

F i g. 4 ein Schaubild der Steuerimpulserzeugung in 50 vor, daß das Bogenmaß α, das bei der Drehung des

den Wicklungen der Steuereinrichtung gemäß F i g. 3, Teils 1 von der Vorderkante der Rippe la zurückge-

Fig.5 eine schematische Endansicht der Steuer- legt werden muß, um nacheinander mit den Vordereinrichtung, kanten der Polschuhe 8 α und 8 b zusammenzufallen,

F i g. 6 ein Schaubild der Doppelimpulserzeugung genau dem Zeitraum entspricht, der zwischen den

nach einer ganzen Umdrehung des rotierenden Teils 55 Impulsen 14 und 15 ein und desselben Zyklus liegt,

der Steuereinrichtung, während zwei aufeinanderfolgende Impulse 14 durch

F i g. 7 und 8 ähnliche Ansichten wie F i g. 5 und 6 einen Abstand von 2 π voneinander getrennt sind,
mit zusätzlichen Dioden zur Erzeugung polarisierter Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 und8

Doppelimpulse und ist lediglich in den Kreis der Wicklungen 10 und 11

F i g. 9 ein elektrisches Schaltbild einer Variante 60 eine Diode 16 und in den Kreis der Wicklungen 12

der Ausführungsform gemäß F i g. 7. und 13 eine Diode 17 eingeschaltet worden, so daß

Die Vorrichtung für Zündunterbrecher nach nur die positiven Anteile der Impulse 14 und die ne-

F i g. 1 weist einen hohlzylindrischen rotierenden gativen Anteile der Impulse 15 durchgelassen wer-

Teil 1 auf, der beispielsweise auf der Achse eines den.

nicht dargestellten Magnetrades aufgekeilt ist und an 65 In F i g. 9 ist eine andere Ausführungsform darge-

seinem äußeren Zylinderumfang eine radial vorste- stellt, bei der zwei Dioden 18 und 19 mit den Wick-

hende Rippe 1 α aufweist, die sich geradlinig über die lungen 10 und 11 einerseits und 12 und 13 anderer-

ganze Länge des rotierenden Teils 1 erstreckt. Dabei seits in Nebenschluß geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen von kurzen elektrischen Spannungsimpulsen für die Ansteuerung von Halbleiterschaltern in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen unter Verwendung eines ein stationäres und ein rotationsbewegliches Teil aufweisenden Magnetsystems, dessen stationäres Teil eine Induktionswicklung aufweist, von der beim Ändern des magnetischen Flusses während der Passage von stationärem und rotationsbeweglichem Teil ein Spannungsimpuls mit steiler Flanke abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmig aasgebildete stationäre Teil aus einem mit seiner Polachse sich parallel zum rotierenden Teil erstreckenden Ferritmagneten (2) und zwei an seinen Enden anliegenden ferromagnetischen Polschuhen (8, 9) besteht, die jeweils zwei einander gegenüberliegende den Querschnitt des Ferritmagneten überragende, jedoch gegenüber dem Querschnitt abgesetzte Schenkel (8 a, 8 b, 9 a, 9 b) aufweisen, von denen jeweils die nebeneinander parallel zur Rotationsachse des beweglichen Teils (1) liegenden Schenkel (8 a, 9 a bzw. Sb, 9 b) jeweils eine Hälfte je einer Induktionswicklung (10, 11 bzw. 12, 13) tragen, daß die Schenkel an ihren Enden verjüngt sind und mit ihrem Abstand voneinander in bezug auf die Drehrichtung des rotierenden Teils die Pulspause zwischen zwei Impulsen einer Impulsgruppe bestimmen, daß das rotierende Teil (1) eine parallel zur Rotationsachse sich erstrekkende radiale Rippe (la) mit sich ebenfalls verjüngendem Querschnitt trägt, und daß beide Teile des Magnetsystems so angeordnet sind, daß zwischen den einander zugewandten Enden von Polschuhen und Rippe . ein verhältnismäßig schmaler Luftspalt verbleibt (F i g. 3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dioden (16, 17 bzw. 18, 19) vorgesehen sind, die mit den Induktionswicklungen (10, 11 bzw. 12, 13) derart in Reihe oder parallel geschaltet sind, daß die negativen bzw. positiven Anteile der an den Induktionswicklungen abnehmbaren Impulse unterdrückbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Induktionswicklungen (10, 11 bzw. 12, 13) unterschiedliche Windungszahlen besitzen.